Tämä outo termi - "isotooppisiirretyt materiaalit" ei tule usein esiin sisäpiirin ulkopuolella. Elokuun lopussa hän esiintyi jälleen kokouksessa, johon osallistui samanaikaisesti jopa kaksi TVEL:n varapresidenttiä. Sen äänesti yksi Novouralskin tutkimus- ja suunnittelukeskuksen ryhmän johtajista Sergei Gennadyevich Khomyakov. Joten kun hän eräänä syyskuun päivänä suostui vaihtamaan liikelounaan keskusteluun NSCC:n ja Novouralskin tutkimus- ja tuotantoklusterin kehitysnäkymistä, esitin kysymyksen pisteen tyhjäksi.
Tämä tehtiin jo vuonna 1947. Mutta nyt se ei ole kiinnostavaa.
- Kuinka mielenkiintoista?! Se on KULLAA!!! Nojasin sohvan selkänojalle ja katsoin hämmentyneenä keskustelukumppaniani. Sergei Gennadievitš vaikutti hieman suuttuneelta, että keskustelu isotooppisiirretyistä materiaaleista kääntyi sellaiseksi banaaliksi asiaksi kuin kulta - Koska se on kallista ja... kallista. Ja ylipäätään, mistä kullasta voimme puhua, kun on niin upeita, sanoisin, hämmästyttäviä asioita, kuten zirkonium -90, lyijy-207 ja sama monoisotooppinen pii. Siellä se oikea Klondike on! Nyt on minun vuoroni tehdä ymmällään. Hieman hämmentyneenä käänsin katseeni ikkunaan. Siellä oma liikenteensä kanssa kamppaileva pieni toimistokatu kuhisi elämää. Siistit kaksikerroksiset rakennukset, jotka rakennettiin lähelle toisiaan, muodostivat kaksi vallitsematonta "linnoitettua muuria", jotka sulkivat luotettavasti ulkomaailmasta sen, mikä näkyy journalistisessa ympäristössä "maan ydinkilven" -leiman alla. Kokonainen teollisuuskaupunki katuineen ja aukioineen, kilometrien mittaisia työpajoja ja maanalaisia tunneleita, ei vain maan, vaan maailman suurin ydinerotuslaitos, Uralin sähkökemian tehdas. Superteknologiaa, supersalaisuutta, rikastettua uraania... ja tässä vähän banaalia lyijyä - No, lyijy on erilaista, - ilmeisesti huomattuani epäilykseni, keskustelukumppani jatkoi - luonnollista lyijyä, tämä on kokonainen cocktail sen eri isotooppeja vuodelta 204 208:aan, ja jälkimmäinen on yli puolet, ja joissakin malmeissa sen pitoisuus saavuttaa 99%. Ja miksi lyijy on kiinnostava ydinteollisuudellemme? JA . Ja mikä siellä on pääongelma? Tässä on joitain tärkeimmistä ongelmista.
Ensinnäkin sulamispiste ja korroosio. Jotta lyijy pysyisi nesteenä ja toimisi jäähdytysnesteenä, se ei saa jäähtyä alle 327 celsiusastetta. Ja tämän lämpötilan ylläpitäminen kaikissa mahdollisissa tilanteissa on vakava teknologinen ongelma, johon lisätään korroosion, kuonan muodostumisen ja radiogeenisen lyijyn, vismutin ja poloniumin muodostumisen uhka. Mutta kannattaa korvata luonnollinen lyijy vakaalla isotoopilla 206, ja reaktori hengittää paljon helpommin - radiogeenisten elementtien muodostuminen muuttuu merkittävästi. Aktiiviselle vyöhykkeelle joutuessaan luonnollinen lyijy saa niin voimakkaan säteilyannoksen, että ulostulossa se ei ole enää kokonaan lyijyä, vaan osittain vismuttia. Mutta vismutin kanssa ei myöskään ole ongelmia. Tosiasia on, että jäähdytysnesteellä on suljettu sykli, mikä tarkoittaa, että vismutti tulee jälleen reaktoriin, ja säteilytyksen jälkeen se muuttuu poloniumiksi, mutta tämä on jo ongelma. Myrkyllistä ainetta on vaikea kuvitella, mikä tarkoittaa, että sen hävittäminen maksaa paljon rahaa. Kun lyijy 206 on käynnistetty reaktoriin, voidaan unohtaa poloniumin ja muiden vaarallisten radiogeenisten alkuaineiden muodostuminen jäähdytysnesteeseen. Suunnitteluperusteen ulkopuolisten onnettomuuksien riskiä ei myöskään voida jättää huomiotta, joten korkealla kiehuvan (Tbp=2024 K), säteilyn kestävän ja heikosti aktivoituvan lyijyjäähdytysnesteen käyttö, joka on kemiallisesti passiivinen kosketuksessa veden ja ilman kanssa, mahdollistaa lämmön poiston alhainen paine. Ja se sulkee pois tulipalot, kemialliset ja lämpöräjähdykset piirin paineen alenemisen, höyrygeneraattorin vuotojen ja jäähdytysnesteen ylikuumenemisen yhteydessä. Otetaan nyt Lyijy 208, käytännössä "läpinäkyvä" - pienellä neutronien sieppauspoikkileikkauksella. Sitä on jo suunniteltu käytettäväksi nopeissa neutroniaktinidipolttimissa. Sitä käytettäessä poltinreaktorin hyötysuhde kasvaa 25 %! Lyijyä 208 voidaan käyttää myös ainutlaatuisissa instrumenteissa - spektrometreissä. Seuraavana on lyijy 207. Kaikista isotooppiveljestään sillä on suurin elektronien sieppauspoikkileikkaus. Säteilyturvallisuuden kannalta parempaa suojaa on vaikea löytää, mikä tarkoittaa, että sitä voidaan tehdä pienemmäksi, ohuemmaksi ja kevyemmäksi, mikä on erittäin tärkeää avaruusaluksille, sukellusvenereaktoreille ja jäänmurtajille Ja lopuksi lyijy 204. Isotooppi on merkittävä siinä mielessä, että se on kauimpana radiogeenisestä lyijy-isotoopista 210 (sen pitoisuus malmeissa on mitätön) ja vastaavasti sen pitoisuus mikroepäpuhtautena erotuksen aikana GC-kaskadissa on minimaalinen isotooppien välisen suuren (maksimi) massaeron vuoksi. 210 ja 204. Siksi lyijyn 210 alfa-säteily epäpuhtauksina lyijyssä 204 pyrkii olemaan nolla. Ei alfahiukkasia - ei elektroniikkapiirien vikoja. Elektroniikkavalmistajille se on vain unelma, ei materiaali. Ja sen tarve pelkästään prosessorien valmistukseen on arvioitu 300 tonniksi vuodessa! Alhaisuuden lain mukaan sitä on luonnossa hyvin vähän, vain 1.4 %.
Mutta takaisin reaktoreihimme. Lähes kaikki sisäiset laitteet on valmistettu zirkoniumista tai pikemminkin sen seoksista E110 ja E635. Zirkoniumilla on erittäin alhainen lämpöneutronien sieppauspoikkileikkaus ja korkea sulamispiste. Mutta hän ei ole synnitön. Kuten lyijyllä, zirkoniumilla on reaktorin sisällä säteilylle altistuessaan valitettava kyky muuttua zirkonium-92:sta radioaktiiviseksi zirkonium-93:ksi, jonka puoliintumisaika on 1,53 miljoonaa vuotta. Kun tyhjentyneet "kokoonpanot" otetaan pois ytimestä, laite "fonit" beetasäteilyä varten 200-300 kauko-ohjainyksikössä (säteilysäteilyn suurin sallittu taso). No mihin se sitten laitetaan? Siellä, mistä he veivät sen - äitimaahan ikuisiksi ajoiksi. Joten zirkoniumia ei saa tarpeeksi, mutta jos polttoainenipun (polttoainenipun) suunnittelussa käytetään vain isotooppia zirkonium 90, niin saadaan erittäin pitkäikäinen materiaali. Reaktorin sisällä se muuttuu ensin zirkonium 91:ksi, sitten zirkonium 92:ksi ja vasta sitten 93. isotoopiksi. Eikä sekään ole fakta. Todennäköisyys, että neutroni osuu samaan atomiin kolme kertaa ja jopa absorptiolla, on erittäin pieni. Siksi zirkoniumia voidaan käyttää uudestaan ja uudestaan. Rahasäästöt ovat valtavat. No, mainitaan sieppauksen poikkileikkaus. Lämpöneutronit lentävät sen läpi viipymättä ja lämmittävät jäähdytysnestettä, eivät kokoonpanoa. Polttoaine palaa tasaisemmin, itse polttoaineniput ovat vähemmän epämuodostuneita, samaa korkea-aktiivista jätettä on 5-10 kertaa vähemmän - ja tämä on jo valtava säästö. Sergei Gennadievitš pysähtyi odottamaan minun reaktiota - Se kuulostaa varmasti erittäin houkuttelevalta, mutta vain pääkysymys jäi avoimeksi - MITEN? Kuinka saada tämä zirkonium 90 tai 206 lyijy? - Joten tämä ei ole kysymys ollenkaan. Miten saamme rikastettua uraania? Täällä, - Sergei Gennadievitš nyökkäsi ikkunaa kohti - koko kasvi seisoo. Ympäri vuorokauden hän tekee vain sen, että uraani 235 erottuu uraani 238:sta. Mikä on uraani, mikä on zirkonium, kaikki samat - metallit. Riittää, kun muutetaan metalli sopivaksi "haihtuvaksi" aineeksi, ajaa se sentrifugien kaskadiksi ja erottaa raskaat isotoopit kevyistä - ratkaisimme tämän ongelman 50 vuotta sitten.
Nyt on yleisesti ottaen kehittynyt ainutlaatuinen tilanne, ja jos onnistumme hyödyntämään sitä, niin valloitamme koko maailman, vaikkakin kapealla tuotantosegmentillä, mutta voimakkaalla potentiaalilla, joka on verrannollinen jopa maailman uraanimarkkinoihin. Samaan aikaan näille materiaaleille on kysyntää ja ensimmäisen onnistuneen käyttökokemuksen jälkeen niiden tarve voi kasvaa dramaattisesti. Tässä, puretaan se kaikki. Jos tarkastelet isotooppisesti syrjäytyneitä materiaaleja tuotteena, huomaat, että niille on mahdollinen tarve, mutta markkinoita sinänsä ei ole. Miksi näitä metalleja ei vieläkään käytetä - koska kukaan ei tuota teollisessa mittakaavassa (tarvittavat määrät ovat kymmeniä, satoja, tuhansia tonneja) Kysymys kuuluu, miksi sitä ei tuoteta eikä tuoteta? Koska kaikki erotustuotanto valtaa uraanin erottamisen. Ja tässä meillä on niin sanottu "mahdollisuuksien ikkuna", kun useat olosuhteet pelaavat edukseen kerralla. Meillä on ainutlaatuisia tekniikoita isotooppien keskipakoerotukseen, ja vapautamme kapasiteettia muun kuin uraanin tuotantoon. Viimeksi avasimme samppanjaa yhdeksännen sukupolven sentrifugien lanseerausta varten. Ja "yhdeksän" ei ole vain parempi kuin edelliset sukupolvet, vaan sillä on ajoittain paras suorituskyky. Tämä tarkoittaa, että asentamalla yhden "yhdeksän" ketjuun, voimme turvallisesti vetää pois edes yhtä "seitsemää", vaan enemmän. Mutta "seitsemän" pystyy edelleen työskentelemään ja työskentelemään. Teknologian kannalta meille ei ole väliä, rikastetaanko uraania vai köyhdytetäänkö lyijyä. Nyt niitä isotooppeja, joista puhuimme edellä, tuotetaan laboratorio-olosuhteissa niukkoja määriä, muutamassa grammassa. Luonnollisesti niiden hinta on tähtitieteelliset. Puhumme satojen tonnejen tuotannosta valmiilla alueilla, kalustolla ja koulutetulla henkilökunnalla! Mielestäni ei ole tarpeen selittää, kuinka tämä vaikuttaa tuotantokustannuksiin. Kun olemme tulleet markkinoille, tai oikeammin luotuamme nämä markkinat, meistä tulee sekä lainsäätäjiä että monopolisteja. Vaikka kilpailijat päättäisivät kiirehtiä perässä, heidän on joko vapautettava kapasiteettia uraanista (ei ole selvää, mitä heidän ydinvoimalansa sitten työskentelevät) tai rakentaa uusia tuotantolaitoksia tyhjästä (ja nämä ovat suuria investointeja, jotka vaikuttavat tuotteen hinta)! No, jotain tämän kaltaista, - Sergei Gennadievitš ojensi kupin kahvilla, joka oli jo jäähtynyt, - ja sinä sanot "kulta" ...