Драгметаллы из радиоактивных отходов

Ученые Высокотехнологического научно-исследовательского института неорганических материалов имени академика А. А. Бочвара (ВНИИНМ) нашли способ выделять благородные металлы из высокоактивных жидких ядерных отходов переработки отработавшего ядерного топлива (ОЯТ). Как сообщает пресс-служба института, полученные по новой технологии ценные составляющие предлагается использовать на предприятиях атомной отрасли.

В рамках проекта специалисты ВНИИНМ предполагают обосновать техническую реализуемость и экономическую целесообразность разработки технологии выделения благородных металлов.

«При облучении ядерного топлива в реакторных энергетических установках образуются продукты деления, среди которых есть и благородные металлы — палладий, родий, рутений, серебро, — рассказал инженер-технолог ВНИИНМ Полина Митрикас. — К примеру, в одной тонне отработавшего ядерного топлива водо-водяного реактора содержится до полутора килограммов палладия, 0,57 килограмма родия, 2,6 килограмма рутения и 0,1 килограмма серебра. Сегодня эти металлы попадают в жидкие высокоактивные отходы, которые в дальнейшем захоранивают в виде брикетов».

Специалисты института предлагают извлекать химическими способами ценные металлы платиновой группы из жидких высокоактивных отходов, после чего подвергать их разделению на элементы и очищать от примесей. Проект поддержала госкорпорация «Росатом».

«Стимул» уже писал об исследованиях института. В июле специалисты ВНИИНМ разработали основные элементы технологии изготовления волокон карбида кремния для создания композитных конструкционных материалов, а также труб-оболочек тепловыделяющих элементов (ТВЭЛ) нового поколения на основе карбида кремния (SiC).

Государственный научный центр Российской Федерации АО ВНИИНМ является головной организацией «Росатома» по вопросам материаловедения и технологий ядерного топливного цикла, технологий обращения с делящимися и ядерными материалами, остающимися в оборонной области.

И немного из истории легендарного института. Постановлением ГКО от 8 декабря 1944 года «О мероприятиях по обеспечению развития добычи и переработки урановых руд» было принято решение создать в системе НКВД СССР научно-исследовательский институт по урану. Новый научный центр получил название «Институт специальных металлов НКВД» (Инспецмет НКВД), директором был назначен инженер-полковник НКВД В. Б. Шевченко. Инициатор создания института — начальник лаборатории Гиредмета З. В. Ершова («советская мадам Кюри»), которая стала начальником лаборатории нового института и в первые два года фактически напрямую руководила работой радиохимического направления института вместе с В. Б. Шевченко.

Строительство первых корпусов было завершено в конце 1945 года, и официальной датой начала деятельности института считается 27 декабря 1945 года. К этому времени в институте работали 60 человек, в начале 1946 года коллектив пополнился группой сотрудников предприятий «Гиредмет» и Завода редких элементов.

В конце 1945 года при институте была организована лаборатория Л-12 для «трофейных» немецких специалистов. Здесь работали под руководством профессора Макса Фольмера доктора В. К. Байерль, Г. А. Рихтер и десять советских специалистов. В течение 1946 года группой Фольмера была выполнена большая теоретическая и экспериментальная работа по установлению коэффициента разделения тяжелого и легкого водорода при дистилляции аммиака, затем — коэффициента распределения тяжелого водорода при изотопном обмене между водой и аммиаком. Эти исследования легли в основу разработки проекта завода по производству тяжелой воды производительностью восемь тонн в год (в 1955 году установка по производству «тяжелой воды» была успешно пущена в Норильске. Впоследствии Фольмер активно работал с лабораторией З. В. Ершовой.

Пятнадцатого августа 1946 года руководители атомного проекта предоставили Берии «Отчет о состоянии работ по проблеме использования атомной энергии за 1945 год и семь месяцев 1946 года». Документ был написан для Сталина от руки в единственном экземпляре. Стало ясно, что для решения технологических проблем необходим специальный технологический научный центр. Выбор пал на Институт специальных металлов НКВД. Он сразу же был переименован в НИИ-9. Его возглавил Андрей Анатольевич Бочвар. НИИ-9 вошнл в состав Специального металлургического управления НКВД, руководимого Авраамием Павловичем Завенягиным. Руководителем специального отдела «В» по получению и исследованию плутония и урана в НИИ-9 стал Бочвар. В это время в НИИ-9 работали уже 1200 человек, в его состав входили 13 лабораторий и филиал в Ленинграде. Кроме того, институт имел опытное производство на Московском заводе им. П. Л. Войкова и основную производственную базу на заводе № 12 в подмосковном городе Электросталь.

Двадцать пятого декабря 1946 года в соседней с НИИ-9 Лаборатории № 2 был пущен первый в Европе и Азии исследовательский уран-графитовый реактор Ф-1 и осуществлена самоподдерживающаяся цепная реакция. Из Лаборатории № 2 в НИИ-9 стал поступать облученный уран, и 18 декабря 1947 года был получен первый препарат плутония. В июне 1948 года были получены первые в СССР экземпляры («корольки») металлического плутония массой менее одного миллиграмма, а массой до 10 миллиграммов и более начали получать с 10 сентября 1948 года в металлургической лаборатории отдела «В». К концу 1948 года в НИИ-9 на миллиграммовых количествах была разработана и проверена технология получения металлического плутония из его азотнокислых растворов для промышленного производства.

Постепенно тематика работ, которыми руководил академик Бочвар, стала доминирующей в НИИ-9. В связи с этим руководство атомной промышленностью в конце 1952 года приняло решение назначить Андрея Анатольевича директором этого института. К 1952 году НИИ-9 практически уже сложился как отраслевой технологический и материаловедческий центр. В это время руководство атомной промышленности приняло решение о создании ядерных реакторов на быстрых нейтронах, и институту Бочвара поручили разработку ТВЭЛов для таких реакторов, суливших большие экономические выгоды. В эти же годы в НИИ-9 шла разработка ТВЭЛов для первой в мире атомной электростанции на тепловых нейтронах, которую строили на базе Физико-энергетического института в Обнинске.

В начале 1961 года в институте были развернуты работы по металловедению и технологии получения сверхпроводящих материалов для изготовления из них провода для электромагнитов термоядерного реактора. В 1962 году за большой вклад в развитие атомной промышленности и укрепление обороноспособности страны институт был награжден орденом Ленина.

К началу 1970-х уровень секретности несколько снизился, и по предложению Бочвара НИИ-9 переименовали во Всесоюзный научно-исследовательский институт неорганических материалов (ВНИИНМ).

Первой разработкой ВНИИНМ стали полониевые источники тепла для обогревания аппаратуры «Лунохода». Затем были сделаны радионуклидные источники для космических аппаратов «Венера» и «Вега».

При активном и непосредственном участии ВНИИНМ созданы: ядерный щит страны, атомный флот, современные АЭС, космические аппараты, производство по переработке отработавшего ядерного топлива и многое другое.