Разработан функциональный материал для ядерной энергетики
Новая разработка российских исследователей поможет повысить эффективность разделения химических продуктов на атомных электростанциях (АЭС). Созданный учеными протонный проводник может использоваться в качестве разделительной мембраны для изотопов водорода. Это позволит извлекать дейтерий и тритий из газовой смеси и затем использовать их по назначению — либо отправить в повторный цикл, либо утилизировать. Исследование опубликовано в журнале Ceramics international, сообщает пресс-служба Уральского федерального университета.
«Наш материал может найти применение в качестве функционального материала в области ядерной энергетики. Дело в том, что при функционировании ядерного реактора выделяется радиоактивный изотоп водорода — тритий, который необходимо правильным образом утилизировать. Наш материал может выступить в качестве мембраны, которая способна электрохимически откачивать тритий из подаваемой газовой смеси. Это позволит утилизировать тритий или использовать его в качестве топлива для термоядерных реакторов — в зависимости от того, какая стоит задача», — пояснил младший научный сотрудник научной лаборатории водородной энергетики УрФУ Георгий Старостин.
Разделительная мембрана (материал) используется для разделения отдельных компонентов, а в случае протонпроводящих мембран — для отделения изотопов водорода. По словам ученых, применение мембраны из созданного материала позволит оптимизировать процесс отделения, а также получить чистые изотопы, которые могут быть использованы в термоядерных реакциях.
«Обычно все протонпроводящие материалы обладают лучшей проводимостью легких изотопов водорода. Однако мы обнаружили, что полученное нами вещество, наоборот, эффективнее переносит тяжелый водород — дейтерий. Таким образом, наш материал может оказаться перспективным для создания разделительных мембран в ядерном реакторе, которые способны электрохимически откачивать радиоактивный тритий из подаваемой газовой смеси», — отметил Георгий Старостин.
Протонпроводящий материал на основе станната бария был получен классическим твердофазным синтезом, с добавлением лютеция в качестве примеси — это повысило проводимость исходного вещества в пять раз.
«Твердофазный синтез — это процесс создания материалов путем смешивания и нагревания твердых веществ до высоких температур — обычно это температуры порядка 1500 °С. Мы думаем, что полученный нами материал также имеет перспективы для использования в качестве компонента высокотемпературного электрохимического сенсора, чувствительного к водородсодержащим соединениям, включая дейтерий и тритий», — рассказал Георгий Старостин.