Что общего у ЭХЗ, диагностики рака, эталона килограмма и исследований темной материи

Что делать с ядерными отходами? Как выявить рак желудка на ранней стадии? С помощью чего будут настраивать весы во всем мире и раскрывать тайны темной материи? Электрохимический завод знает ответы на все эти вопросы, ведь они напрямую связаны с бизнес-направлениями, которые развивает предприятие.

Повод для гордости
Есть в атомной отрасли технологии, по которым Россия опережает другие страны на несколько лет. Одна из них — газоцентрифужное разделение изотопов. У ЭХЗ огромный комплекс: четыре цеха, несколько десятков вспомогательных корпусов. Но по-настоящему масштабы производства осознаешь в машинном зале, где осуществляется разделение стабильных изотопов. «Сердце технологии — центрифуга, — говорит советник генерального директора ЭХЗ по науке Геннадий Скорынин. — Эффективность производства зависит от скорости ее вращения. Центрифуги делают более 1,5 тыс. оборотов в секунду, работают без остановки на протяжении 30 лет».
Производство изотопов на ЭХЗ полного цикла — от синтеза рабочего вещества до получения готового продукта в форме таблеток, порошка, фольги и т. д. Продукция завода востребована в атомной энергетике, электронике, медицине, космонавтике, диагностике материалов, научных исследованиях по химии, физике, агрохимии, биотехнологиям и др.
Обогащение урана и производство изотопов полностью автоматизированы, в основном все процессы контролируются удаленно. Сейчас на заводе работают 1,8 тыс. человек (в советское время было 10 тыс.). Главная задача ЭХЗ — разделение изотопов урана. Помимо этого, на заводе производят 95 стабильных изотопов 19 химических элементов, повышают удельную активность таких радионуклидов, как углерод-14, криптон-85, получают фтористоводородную кислоту и еще многое другое.
Сейчас предприятие реализует инвестиционный проект по расширению перечня стабильных изотопов и увеличению объемов производства. В числе продвигаемых продуктов — изотопно-обогащенные германий и кремний, иридий-191, цинк, обедненный по 64-му изотопу, углерод-13, молибден-98 и 100. ЭХЗ поставляет изотопную продукцию для двух международных программ — «Килограмм-3» и AMoRE.
Также завод инвестирует в организацию промышленного производства изотопов редкоземельных элементов: неодима-150, иттербия-168 и 176, гадолиния-157, эрбия-162, лютеция-176, что позволит заводу выйти на новые рынки. Продукция будет востребована ядерной медициной, атомной энергетикой, наукой.
Дыхание ядерной медицины
Еще один проект ЭХЗ связан с производством высокообогащенного (более 99 % ат.) углерода-13. Этот изотоп — маркер в неинвазивных, дыхательных, тестах, с помощью которых можно установить, заражен ли желудочно-кишечный тракт Helicobacter pylori. Бактерия способна вызвать гастрит, дуоденит, язву желудка и двенадцатиперстной кишки и даже рак желудка.
Основная доля российского рынка — у первых двух. Недостаток их продукции — невысокая диагностическая точность на ранней стадии заболевания. Недостаток продукции НИФХИ — применение радиоактивного изотопа.
«Главные достоинства дыхательных тестов на основе ¹³С с 99 %-м обогащением — чувствительность и специфичность, близкие к 100 %, — поясняет руководитель проекта по развитию изотопного производства ЭХЗ Сергей Зырянов. — Процедура абсолютно безболезненна и безвредна — во многих зарубежных странах эту диагностику проходят беременные женщины и дети».
ЭХЗ планирует наладить производство тестов к 2020 году. В России пока выпускается не более 50 тыс. тестов в год. Для сравнения: в США — 8 млн, в Японии — около 5 млн, в Европе — более 2 млн. По данным Минздрава РФ за 2014 год, около 17 млн россиян — пациентов врачей-гастроэнтерологов нуждаются в такой диагностике.
Безопасная радиодиагностика
В основе другой бизнес-идеи — разработка новой технологии получения молибдена-99. Изо-топ широко используется при диагностике в области онкологии, кардиологии, в радионуклидных исследованиях. Однако 99Мо сложно производить, и он дорого стоит. Основные объемы изотопа получают путем облучения в ядерном реакторе мишеней из высокообогащенного урана. Технология имеет существенные недостатки, так как после облучения образуется уран оружейного качества и большое количество радиоактивных отходов.
ЭХЗ совместно с Курчатовским институтом разрабатывает альтернативу — с использованием в качестве стартового материала стабильных изотопов 98Мо и 100Мо. «Эта технология должна стать глотком воздуха для со временной медицины, — уверен Сергей Зырянов. — Основные преимущества — масштабирование, которое не требует существенных инвестиций, относительно дешевое исходное сырье, отказ от высокообогащенного урана. Сейчас проект находится на начальной стадии, выполнен первый этап НИОКР».
Новый эталон массы
Все измерения массы в мире основаны на маленьком цилиндре из сплава платины и иридия, который хранится в Международном бюро мер и весов (BIMP) во французском Севре. Это прототип килограмма. У многих стран есть копия, с помощью которой настраиваются все весы. Сейчас реализуется программа «Килограмм-3» по созданию нового эталона массы на основе монокристаллического кремния-28, и в ней принимает участие ЭХЗ. Кстати, завод был задействован и в «Килограмме-2» — наработал 67,5 кг тетрафторида кремния, исходного материала для монокристалла.
«Есть основание полагать, что под влиянием химических и физических процессов масса прототипа слегка изменилась, — рассказывает Сергей Зырянов. — Кроме того, нельзя исключать тот факт, что эталон может быть разрушен или украден, и тогда точное значение будет утрачено навсегда». ЭХЗ продолжит поставлять партнерам по программе поликристаллический кремний до 2017 года. Новый эталон килограмма должен занять свое место в BIMP в 2018 году.
Завод также нарабатывает стабильный изотоп 100Мо для международного научного проекта AMoRe, направленного на обнаружение и изучение двойного бета-распада. Это явление связано с такими актуальными проблемами физики элементарных частиц, как природа и массы нейтрино. В США, Канаде, Японии, Корее и странах Европы направление будет приоритетным еще как минимум 20 лет. В рамках AMoRe проводятся эксперименты, требующие большого количества обогащенных изотопов — от 100 кг до 1 т, что, безусловно, перспективно для ЭХЗ.

Вклад в экологию
Каждый год в мире растет объем обедненного гексафторида урана — уже накоплено более 2 млн т. В перспективе, когда распространение получит быстрая реакторная технология,
его можно будет использовать, а пока нужно определить на хранение. Несколько лет назад на ЭХЗ запустили первую в России и третью в мире установку, переводящую ОГФУ в более безопасную форму — закись-окись. Технология была позаимствована у французских атомщиков из Areva. «W-ЭХЗ» решила проблему утилизации в масштабах предприятия. Серая порошкообразная масса, напоминающая песок, помещается в 10-тонные кубические контейнеры и отправляется на склад. Это химическое соединение более удобно для транспортировки и отлично подходит для долговременного хранения.
«Установка «W-ЭХЗ» — это часть экологической политики предприятия, — комментирует заместитель гендиректора завода по развитию неядерных бизнесов Сергей Караулов. — Нам удалось снизить уровень потенциально негативного воздействия производства на окружающую среду. Средства, вложенные в переработку ОГФУ, — это инвестиции в здоровье, безопасность и энергообеспеченность будущих поколений. С момента запуска установка переработала более 50 тыс. т обедненного гексафторида».
В процессе переработки ОГФУ завод также получает 70 %-ную фтористоводородную кислоту, которую производят на уникальном узле ректификации, не имеющем аналогов в мире, и безводный фтористый водород. Эта продукция востребована в разных отраслях промышленности, в том числе и в атомной.