Общие интересы «Росатома» и РАН

Создание установок меганаучного класса, повышение радиационной стойкости космических аппаратов, поиск новых методов лечения рака — ученым из Российской академии наук и «Росатома» есть чем заняться вместе. 7 февраля на заседании президиумов РАН и научно-технического совета госкорпорации они представили ряд реализуемых и перспективных проектов.

Текст: Ольга Ганжур / Фото: «Страна Росатом»

Космос

Чтобы продлить срок службы космических аппаратов, нужно сделать их элементную базу более стойкой к воздействию ионизирующих излучений. Ученые «Росатома» и РАН хотят создать совместный центр для исследования радиационной стойкости. Во ВНИИЭФ и ВНИИТФ есть экспериментальная база: синхротроны, циклотроны и другие виды ускорителей, аппаратура контроля характеристик воздействующих излучений. От ученых академии требуется научное сопровождение работ по физике взаимодействия ионизирующих излучений с элементами микроэлектроники.

Ядерная медицина

Современный тренд в лечении онкологии — таргетная терапия, то есть прицельное воздействие на раковые клетки без влияния на здоровые. Ядерщики предлагают свой метод — бор-захватную нейтронную терапию, один из видов таргетной. Физические установки для такого вида лечения либо уже есть, либо их создание в кооперации РАН и «Росатома» не составит большого труда. Более сложная задача — увеличить селективность доставки бора в пораженный орган. Если это удастся, эффективность технологии будет выше, чем протонной терапии.
Молибден‑99 — самый востребованный в медицине радиоактивный изотоп. Сейчас его получают, облучая мишень из высокообогащенного урана в ядерном реакторе. Это дорого, образуются радиоактивные отходы. Ученые «Росатома» и РАН работают над безурановой технологией наработки молибдена‑99. Будет использован метод обогащения стабильных изотопов этого элемента.

Меганаука

Коллектив ученых из ИФВЭ РАН, ИЯФ СО РАН, ОИЯИ, предприятий «Росатома» и ряда других институтов и вузов участвовал в создании самого мощного ускорителя в мире, Большого адронного коллайдера, всех его детекторов. Сейчас та же кооперация вносит большой вклад в сооружение ускорителя NICA в Дубне. Академические институты и НИИ «Росатома» в тесном сотрудничестве создают важнейшие системы для международного реактора ИТЭР, Европейского источника синхротронного излучения (ESRF) в Гренобле, Европейского рентгеновского лазера на свободных электронах (XFEL) и других установок меганаучного класса.

ЯОК

В РФЯЦ-ВНИИЭФ при участии РАН строят мощную лазерную установку двойного назначения УФЛ‑2М. С ее помощью будут исследовать термоядерное горение в области, близкой к зажиганию. Институт прикладной физики РАН разработал технологию изготовления нелинейных кристаллов для лазера, еще ряд систем изготовили специалисты Института общей физики и Физический институт им. Лебедева.
Совместная работа РФЯЦ-ВНИИЭФ с Сибирским отделением РАН — создание инновационного комплекса импульсной малоракурсной томографии для изучения физики взрыва. По ряду параметров установка превосходит все мировые аналоги.
РФЯЦ-ВНИИТФ и Институт органического синтеза уральского отделения РАН разработали экологически чистую технологию производства уникального высокоэнергетического взрывчатого вещества, уже изготовлено более 2 т.

«Цифра»

ВНИИАЭС и ИБРАЭ РАН — давние союзники в создании цифровых инструментов для разработки атомной техники и решения проблем безопасности АЭС. Сейчас они работают над полномасштабной компьютерной моделью, описывающей поведение топлива в ядерном реакторе: от процессов в твэле до происходящего в корпусе реактора. Еще одна задача — создание расчетных кодов для анализа водородной безопасности АЭС. Чтобы верифицировать разработки, проводят эксперименты в Объединенном институте высоких температур РАН и в РФЯЦ-ВНИИТФ.
У «Росатома» большой опыт обращения с РАО, в работе используются современные цифровые инструменты. Ученые «Росатома» и РАН предлагают применить этот опыт для создания национальной системы обращения с твердыми бытовыми отходами.

Новые материалы

Перед материаловедами стоят задачи, решение которых необходимо искать на стыке наук, и в этой области кооперация институтов РАН и «Росатома» имеет особое значение. Одна из целей — повышение рабочих температур материалов активных зон реакторов. Актуальное направление работ — дисперсное упрочнение сталей оксидами наночастиц. Первые эксперименты показали, что упрочненные таким способом стали сохраняют свойства при температуре 650 °С вместо традиционных 580. Рассматривают ученые и возможность применения совершенно новых материалов, например композитов на основе карбида кремния.

Другая задача — обеспечение изотропности реакторных материалов. Это снизит вероятность появления дефектов. Материаловеды учатся управлять скоростью затвердевания металлов, чтобы повысить их однородность. Рассматриваются разные способы воздействия на скорость затвердевания: лазерный, колебательный, пучками ионов и др.
Стремительно развиваются аддитивные технологии. Тут важно научиться предсказывать свойства изделий, напечатанных на 3D-принтерах. Пока ученые достигли 70 %-й точности.

Радиохимия

Еще в 1957 году создан межведомственный совет по радиохимии при президиуме РАН, он и сейчас курирует совместные работы по этому направлению Академии наук, атомных и неотраслевых НИИ, вузов — всего около 40 организаций.
Один из проектов — отработка технологии получения с помощью СВЧ-излучения основного компонента ядерного топлива, диоксида урана. Микроволнами воздействуют на уранилнитрат, получается порошок диоксида урана, одновременно происходит денитрация, то есть разрушаются избыточные азотсодержащие соединения. Метод позволяет исключить образование опасных жидких радиоактивных отходов. Этим способом можно получать не только урановый порошок, но и уран-плутониевый — для производства инновационного нитридного топлива быстрых реакторов. СВЧ-излучение хотят использовать и в переработке топлива тепловых и быстрых реакторов. Также рассматривается плазменная технология переработки.
Ученые РАН и «Росатома» совершенствуют технологии окончательной изоляции РАО. Недавно создана новая низкотемпературная матрица для отходов взамен привычного стекла. Чтобы поместить отходы в такую матрицу, не нужны огромные печи, которые применяют при остекловывании.