Академический департамент ядерных технологий
|
Руководитель группы: Тананаев Иван Гундарович, член-корреспондент РАН (2008), профессор. Окончил МГУ им. Ломоносова в 1980 г. по специальности "Радиохимия". Защитил кандидатскую диссертацию в 1986 г., докторскую - в 1998 году. Более 300 статей, h-index 16. |
Академический департамент ядерных технологий создан приказом ректора от 01.11.2016 № 12-13-2090 и включает в себя научную лабораторию, НОЦ «Ядерные технологии, радиационной и экологической безопасности» (ДВФУ, ГК «Росатом» и ИБРАЭ РАН), а также дирекцию образовательных программ (120 студентов по направлению 14.03.02 «Ядерные физика и технологии» и специальности 18.05.02 «Химическая технология материалов современной энергетики», первый выпуск - 2018 и 2019 год, соответственно). В коллективе работает 26 сотрудников, 16 из которых - студенты и аспиранты (средний возраст ниже 30 лет). Коллектив номинирован на студенческую премию «АЯКС-2017» «Лучший научный коллектив».
Научная лаборатория ядерных технологий проводит научную деятельность по двум направлениям:
- Экологический мониторинг и безопасное обращение с радиоактивными отходами
Основные научные результаты, полученные в рамках выполнения научных исследований:
Разработан способ синтеза высокоэффективного композитного органоминерального сорбента для извлечения радионуклидов 134Cs и 137Cs из жидких сред. Способ заключается в совместном осаждении хитозана в форме полиоснования и смешанного ферроцианида никеля-калия. Полученный отличается экстремальной селективностью к ионам Cs и устойчив к воздействию щелочных сред. Он может быть использован для переработки ЖРО сложного солевого состава, в том числе и кубовых остатков выпарных аппаратов АЭС. Разработан способ синтеза органоминерального сорбента на основе смешанного ферроцианида калия-цинка, полученный сорбент может быть использован для предварительного, экспрессного концентрирования 137Cs из морской воды с последующим элюированием радионуклида раствором NH4NO3 и окончательным концентрированием на высокоселективном хитозанферроцианидным сорбенте на основе ферроцианида никеля-калия. По научно-ориентированным направлениям впервые разработан способ синтеза высокоэффективного композитного сорбента для извлечения радионуклидов 137Cs и 90Sr и технология их концентрирования из морской среды, которая была апробирована в ходе морской Арктической международной экспедиции «ACE Maritime University».
Получены новые композитные сорбенты на основе резорцинформальдегидной смолы и высокодисперсного силиката бария (ВСБ) для извлечения радионуклидов 137Cs и 90Sr из морской воды. Изучены сорбционно-селективные характеристики композитных материалов в морской воде, определено оптимальное содержание ВСБ в композитном сорбенте для достижения наибольшего значения коэффициента распределения 90Sr. Показано, что ВСБ в составе композитного сорбента обладает высокой селективностью и гидромеханической прочностью по сравнению с исходным ВСБ.
Предложен метод концентрирования 137Cs для радиоэкологического мониторинга и переработки . Предложен неорганические катиониты на основе MnO2 для извлечения примесных катионов калия и натрия для получения высокочистых солей лития. Сорбенты отличаются высокой селективностью эффективны в растворах с концентрацией лития 0.5-0.6 М, эффективность сорбции ионов натрия и калия превышает 95%. Коэффициенты распределения 90Sr в природной морской воде составляют 1.2×103 мл/г, в искусственной морской воде 1.8×103 мл/г. Наибольшее негативное влияние на процесс сорбции стронция оказывают ионы Ca2+. Сорбент механически устойчив в режиме сорбция-элюирование-регенерация, и позволяет очистить более 150 колоночных объемов морской воды до проскока в 5% и более при средней скорости фильтрации 10 BV/h. Полученный материал может быт использован для извлечения радионуклида 90Sr из жидких радиоактивных отходов, содержащих морскую воду.
Определены основные источники образования жидких радиоактивных отходов (ЖРО), содержащих морскую воду, а также проанализированы основные проблемы, возникающие при обращении с ними. Рассмотрены сорбционные методы извлечения долгоживущих радионуклидов Cs и Sr из высокоминераизованных (>1 г/л) ЖРО. Приведены основные физико-химические и сорбционные характеристики, преимущества и недостатки перспективных сорбентов для извлечения радионуклидов Cs и Sr. Показаны примеры использования сорбционно-реагентных материалов СРМ и ВС-5, разработанных для извлечения Sr из ЖРО минерализацией до 60 г/л. Проанализированы результаты исследования композитных материалов на основе BaSiO3 и резорцинформальдегидных смол, предназначенных для удаления из морской воды радионуклидов Cs и Sr. Показано, что композитные сорбенты такого типа могут эффективно извлекать радионуклиды Cs и Sr из морской воды. Представлены разработанные авторами технологии, внедренные на различных объектах Дальнего Востока и применяемые для переработки ЖРО сложного химического состава, образующихся при эксплуатации, ремонте и утилизации надводных кораблей и атомных подводных лодок с ядерными энергетическими установками.
- Новые материалы для критических технологий
Основные научные результаты, полученные в рамках выполнения научных исследований:
Создана технология наработки высокоэффективных макропористых катализаторов гидротермального окисления на основе оксидов переходных металлов (Mn, Fe/Al, W, Ti), перспективных для переработки жидких радиоактивных отходов (ЖРО), производственная марка «КГМ-Mn» (ТУ 2175-001-73263196-2012); «КГМ-Al/Fe» (ТУ 2175-015-02698192-2014); «КГМ-W» (Патент РФ № 2467795); «КГМ-Ti» (Патент РФ 2576568). Катализаторы «КГМ-Mn» успешно прошли промышленные испытания на Чернобыльской атомной электростанции (ЧАЭС) в рамках Программной миссии МАГАТЭ № UKR/3/003 24 01 и рекомендованы к использованию в технологии переработки кубовых остатков выпарных аппаратов ЧАЭС;
Разработана технология получения высокоселективного ферромагнитного сорбента «РФС-М», (ТУ 227-017-02698192-2016), предназначенного для переработки ЖРО сложного химического состава, содержащих морскую воду, и выделения радионуклидов 137Cs, 134Cs с последующим многократным использованием. Сорбент прошел промышленные испытания на ФГУП «ДальРАО» ГК «Росатом» (ЗАТО г. Фокино), ООО «Дальхитосорб» (г. Владивосток) и рекомендован экспертным советом ИХ ДВО РАН (г. Владивосток) к промышленному использованию для локализации ЖРО на объектах Тихоокеанского флота МО РФ в ДФО;
Отработана технология синтеза высокоёмкого макро- и мезо-пористого магнитоуправляемого адсорбента, предназначенного для экстренного сбора и утилизации нефтяных разливов с поверхности морских акваторий (заявки на изобретения №2017105987; №2017110617). Нефтесорбент успешно прошел промышленные испытания и внедрён «Чампион Технолоджис» (Нидерланды) для глубокой доочистки пластовой воды от нефтеуглеводородов на территории Берегового комплекса подготовки нефти месторождения Чайво о. Сахалин, входящего в состав действующего нефтегазового проекта «Сахалин-1» (оператор - компания «ЭксонНефтегазЛимитед»;
Создана технология получения и биокерамические материалы (костно-керамические импланты) для восстановления дефектов костной ткани в практикующей хирургии, высоко оцененные мировым научным сообществом, в частности, «Королевским химическим обществом» («Royal Society of Chemistry», Великобритания) и анонсированных в виде высокорейтинговой публикации, в рубрике «Достижения» 2016 года (http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2016/ra/c6ra04956g#!divAbstract). Уникальный материал (поры 100-500 нм; 1-500 мкм), площадь удельной поверхности 10 м2/г, механическая прочность 400 МПа) высоко оценивается Медицинским центром ДВФУ для операций в области травматологии, ортопедии, эндопротезирования и рекоструктивной хирургии;
Создана технология и радиационно-стойкие керамические материалы для атомной промышленности (уран-оксидное и смесевое ядерное топливо керамического качества, активные зоны для источников ионизирующего излучения, матрицы для иммобилизации высокоактивных отходов), выполненные в рамках контрактной и совместной деятельности с ГК «Росатом». Разработки носит инновационный характер (“ноу-хау”), а производимые материалы по свои служебным характеристикам не имеет аналогов в мире. Прототипы ориентированы на замену аналоговой продукции, выпускаемой на ФГУП «ПО «Маяк» (г. Озерск Челябинской обл.) и получили высокую экспертную оценку МАГАТЭ в 2016 г. (http://www.tp86.ru/press-centr/science_and_technology_news/4494);
Создана оптическая керамика на основе иттрий-алюминиевого граната, допированного неодимом Nd3+:Y3Al5O12 с высоко гомогенной структурой со средним размером частиц ~710 нм и величиной пропускания света в диапазоне видимых волн более 75%.
Получены сверхтугоплавкие композиционные керамики и термобарьерные защитные покрытия на основе карбидных каркасов для авиационной, космической и ракетостроительной отраслей сверхвысокотемпературная карбидокремниевая керамика пористостью 30%, устойчивая в потоке диссоциированного воздуха при 2600 ºС.
За 2016-2017 опубликовано более 50 научных статей, 20% которых - в журналах 1-2 квартиля с высокими импакт-факторами, получено 5 патентов. На Российские и международные конференции подано более 30 тезисов докладов, 20 из которых – пленарные или приглашенные. Организованы и проведены VII Всероссийская молодежная школа по ядерным технологиям и I Российская молодежная школа по радиоэкологии и Научно-прикладной семинар «Радиационная безопасность Приморья» (совместно с Администрацией ПК).
НИР финансируется из средств трех грантов РФФИ, Госзадания № 4.8063.2017/БЧ (объем финансирования 17 млн. руб.). Сотрудники вовлечены в проект по Постановлению Правительства РФ №218 для АО ДВЗ «Звезда», выполняют работу по договору с ГК «Росатом» № 1/13089 от 13.07.2017 (объем финансирования 220 млн. руб.).
Сотрудники неоднократно являлись победителями различных программ (Стипендии Президента РФ; Губернатора ПК; Фонда Потанина), им вручали Премии «АЯКС-2016», Администрации г. Владивостока «За вклад развития города в области образования, просвещения, науки-2017», медаль Международной академии им. В.А. Легасова. Молодые специалисты вошли в ТОП-100 выпускников ДВФУ 2017 г. Научно-технические разработки коллектива признаны инновационно-привлекательными и поддержаны Фондом содействия инноваций РФ.
Значимая научно-образовательная работа в области морской радиоэкологии АДЯТ позволит ДВФУ войти в число мировых научных лидеров в областях исследований Radioecology, Geosciences, Radionuclides monitoring: R&D, Area studies, Sociology, и др. как признанного эксперта при решении задач трансграничного сотрудничества и совместного устойчивого развития сопредельных стран АТР.
Наиболее значимые научные публикации 2016-2017 гг:
1. Тананаев И.Г., Сарычев Г.А., Мясоедов Б.Ф. Наноматериалы в ядерных технологиях и радиоэкологии // Российские нанотехнологии -2016.- Т. 11, № 1-2. –С. 49-54 WoS/Scopus
2. Егоров А.М., Лаврентьев А.В., Сарычев Г.А., Тананаев И.Г. Технология флотационного обогащения концентратов при переработке отвалов Завитинского литиево-бериллиевого месторождения // Цветные металлы – 2016.- № 5. –С. 23-28
3. Тананаев И.Г., Мясоедов Б.Ф. Методы и походы к технологическому выделению ценных радионуклидов из отработавшего ядерного топлива // Радиохимия –2016.- Т. 58, № 3. –С. 222-228 – только Scopus
4. Gurzhiy V.V., Tyumentseva O.S., Tyshchenko D.V. Krivovichev S.V., Tananaev I.G. Crown-ether-tamplated uranyl selenates: novel family of mixed organic-inorganic actinide compounds // Mendeleev Communications -2016.- Vol. 26 – P. 309-311 WoS/Scopus
5. Gurzhiy, V., Tyumentseva, O., Krivovichev, S., Krivovichev, V., Tananaev, I. Mixed Uranyl Sulfate-Selenates: Evolution of Structural Topology and Complexity vs. Chemical Composition // Crystal Growth & Design -2016.- № 16 –Р. 4482-4492 WoS/Scopus
6. Bondareva L.G., Rakitskii V.I., Tananaev I.G. The Behaviour of Natural and Artificial Radionuclides in a River System. Chapter 16 “The Yenisei River, Russia as a Case Study” / In.: Water Quality. Editor H. Tutu - InTech -2017.- DOI: 10.5772/65743
7. Gurzhiy V.V., Krivovichev S.V., Tananaev I.G. Dehydration-driven evolution of topological complexity in ethylamonium uranyl selenates // Journal of Solid State Chemistry -2017.- № 247 – P. 105-112
8. Егорин А.M., Паламарчук М.С., Токарь Э.А., Тутов М.В., Азарова Ю.А., Тананаев И.Г., Авраменко В.А. Извлечение 137Cs из морской воды с использованием резорцинформальдегидной смолы // Радиохимия – 2017.- Т. 59, № 2. –С. 142-146
9. Gurzhiy V.V., Tyumentseva O.S., Krivovichev S.V., Tananaev I.G. Selective Se-for-S substitution in Cs-bearing uranilcompounds // Journal of Solid State Chemistry -2017.- № 248 – P. 126-133
10. Папынов Е.К., Шичалин О.О., Майоров В.Ю., Модин Е.Б., Портнягин А.С., Гридасова Е.А., Тананаев И.Г., Авраменко В.А. Технология искрового плазменного спекания как перспективное решение для создания функциональных наноструктурированных керамик // Российские нанотехнологии – 2017.- Т. 12, № 1-2. –С. 61-71
11. Papynov E.K., Shichalin O.O., Mayorov V.Yu., Modin E.B., Portnyagin A.S., Gridasova E.A., Agafonova I.G., Zakirova A.E., Tananaev I.G., Avramenko V.A. Sol-gel and SPS combined synthesis of highly porous wollastonite ceramic materials with immobilized Au-NPs // Ceramics International -2017.- Vol. 43. –P. 8509-8516
12. Papynov E.K., Palamarchuk M.S., Mayorov V.Yu., Modin E.B., Portnyagin A.S., Sokol`itrkaya T.A., Belov A.A., Tananaev I.G., Avramenko V.A. Sol-gel (template) synthesis of macroporous Mo-based catalysts for hydrothermal oxidation of radionuclide-organic complexes // Solid State Science -2017.- Vol. 69. –P. 31-37
13. Papynov E.K., Shichalin O.O., Mironenko A.Yu., Ryakov A.V., Manakov I.V., Makhrov P.V., Portnyagin A.S., Tananaev I.G., Avramenko V.A., Sergienko V.I. Spark Plasma Sintering of highly dense UO2 fuel pellets using different kind of dies // Journal of Nuclear Materials. – 2017 (IF JCR 2.121). (цитируется Scopus и Web of Science)
14. Авраменко В.А., Егорин А.М., Папынов Е.К., Соколицкая Т.А., Тананаев И.Г., Сергиенко В.И. Технологии переработки жидких радиоактивных отходов, содержащих морскую воду // Радиохимия – 2017.- Т. 59, № 4. –С. 355-360
15. Смирнов И.В., Степанова Е.С., Тюпина М.Ю., Ивенская Н.М., Тананаев И.Г., Зарипов С.Р., Клешнина С.Р., Соколова С.Е., Антипин И.С. Влияние ионизирующего излучения на экстракционное извлечение Am(III) n-трет-бутилтиакаликс[4]ареном из карбонатно-щелочных сред // Радиохимия -2017.- Т. 59, № 4. –С. 319-324
16. Gurzhiy V.V., Tyumentseva O.S., Britvin S.N., Krivovichev S.V., Tananaev I.G. Ring opening of azetidine cycle: First examples of 1-azetidinepropanamine molecules as a tamplate in hybrid organic-inorganic compounds // Journal of Molecular Structure -2018.- № 1151 – P. 88-96 doi 10.1016/j.molstruc.2017.09.042 IF = 1,731
17. Kosyanov D.Yu., Yavetskiy R.P., Vorona I.O., Shichalin O.O., Papynov E.K., Vornovskikh A.A., Kuryavyi V.G., Vovna V.I., Golokhvast K.S., Tolmachev A.V. Transparent 4 at% Nd3+:Y3Al5O12 ceramic by reactive spark plasma sintering // AIP Conference Proceedings. - 2017. –Vol. 1874. - Article number 040020 (DOI: 10.1063/1.4998093)
18. Papynov E.K., Trukhin I.S., Maiorov V.Yu., Patrusheva O.V., Vostroknutov A.A., Avramenko V.A., Sorption of phosphates on macroporous synthetic calcium silicates // Doklady Physical Chemistry. – 2017. - Vol. 473, Part 2. - P. 61-65 (DOI: 10.1134/S001250161605002X)
19. E.P. Simonenko, N.P. Simonenko, E.K. Papynov, O.O. Shichalin, A.V. Golub, V.Yu Mayorov, V.A. Avramenko, V.G. Sevastyanov, N.T. Kuznetsov. Preparation of porous SiC-ceramics by sol – gel and spark plasma sintering // Journal of Sol-Gel Science Technology. – 2017. – Vol. 82. – P. 748 – 759 (DOI 10.1007/s10971-017-4367-2)
20. Simonenko E.P., Derbenev A.V., Simonenko, N.P., Papynov E.K., Mayorov V.Y., Gridasova E.A., Avramenko V.A., Sevastyanov V.G., Kuznetsov N.T. Production of porous ceramic materials using nanodisperse SiC powder // Russian Journal of Inorganic Chemistry. 2017. – Vol. 62, Iss. 7. – P. 863-869 (DOI: 10.1134/S0036023617070221)
21. N.P. Shapkin, L.B. Leont’ev, I.G. Khal’chenko, A.E. Panasenko, V.Yu. Mayorov, V.I. Razov, T.A. Kaidalova, E.K. Papynov. Chemical Modification of Natural Clays // Russian Journal of Inorganic Chemistry. – 2017. - Vol. 62, No. 9. – P. 1209–1214 (DOI: 10.1134/S0036023617090121)
22. Egorin A., Palamarchuk M., Tokar E., Tutov M., Marinin D., Avramenko V. Concentrating cesium-137 from seawater using resorcinol-formaldehyde resin for radioecological monitoring // Radiochimica Acta. – 2017 (DOI: 10.1515/ract-2015-2522)
23. Белкин Д.Ю., Иванов И.А., Тананаев И.Г. Концепция по выводу из эксплуатации промышленных уран-графитовых реакторов (ПО «Маяк», Челябинская область) // Вестник ДВО РАН -2016.- № 3. –С. 50-57
24. Тананаев И.Г. Безупречность в одно касание // Вестник Атомпрома – 2017.- № 3. –С. 48-53
25. Волкова Т.С., Рудских В.В., Тананаев И.Г. Перспективные газовые радиолюминесцентные светоэлементы // Журнал прикладной химии – 2017. – Т. 90. Вып. 5. – С. 90-94