Ученые Дальневосточного федерального университета (ДВФУ) и Озёрского технологического института (ОТИ) — филиала Национального исследовательского ядерного университета МИФИ вместе с коллегами из Российской академии наук доработали технологию переработки монацитового концентрата — минерального сырья-источника редкоземельных элементов (РЗЭ) и тория. Его можно использовать в торий-урановом топливном цикле, более экологичном по сравнению с уран-плутониевым. Статья об этом опубликована в журнале Energies.
Ученые ДВФУ и ОТИ НИЯУ МИФИ оптимизировали технологию извлечения тория из его важнейшего источника — монацитового концентрата, складированного на ГУ «Уралмонацит» (г. Красноуфимск Свердловской обл.), содержащего от 50 до 68 % РЗЭ и от 10 до 28 % оксида тория. Технология включает в себя процессы измельчения, щелочного «вскрытия» минерального сырья, перевода целевых компонентов в раствор с последующей экстракционным разделением и очисткой урана, тория и редкоземельных элементов. Методика позволяет выделить из минерала до 90 % тория, до 90 % урана и до 100 % редкоземельных элементов.
«В отличие от уранового минерального сырья, запасы тория в РФ и в мире не ограничены. Переход к торий-урановому циклу в ядерной энергетике обеспечит экологически безопасное развитие отрасли, поскольку технология исключает накопление долгоживущих радиоактивных отходов. Кроме того, согласно научной литературе, при эксплуатации ториевых тепловыделяющих элементов, активную зону реактора можно уменьшить в 2-3 раза без потери в объемах энерговыработки, а сам реактор сможет непрерывно работать до 50 лет без перезагрузки топлива», — говорит автор работы Иван Тананаев, директор Школы естественных наук (ШЕН) ДВФУ.
По словам ученого, переход к торий-урановому топливному циклу может быть актуален в среднесрочной перспективе в связи с тем, что в Российской Федерации разворачивается программа развития атомной энергетики, которая вошла в перечень приоритетных направлений модернизации экономики. До настоящего времени ядерная промышленность России развивалась за счет эксплуатации уран-плутониевого цикла, реализованного в середине прошлого века и обеспечивающего гарантированное ядерное сдерживание.
Профессор Тананаев отметил, что альтернативный торий-урановый топливный цикл также имеет ряд косвенных преимуществ. Например, добыча тория ведет к развитию промышленности редкоземельных элементов, сопутствующих ториевому минеральному сырью. Кроме того, в предлагаемой учеными технологии есть важное экологическое преимущество: побочной продукцией переработки монацита становятся фосфатные удобрения, которые можно использовать в агротехнологиях.
Исследование выполняется в рамках Соглашения о сотрудничестве ДВФУ и НИЯУ МИФИ от 24.11.2014 и поддержано грантом РФФИ № 18-29-24138 "Научные основы технологии извлечения редких и редкоземельных элементов из отходов предприятий топливо-энергетического комплекса" (руководитель И.Г. Тананаев, директор ШЕН ДВФУ, заместитель директора по научно-исследовательской работе в ОТИ НИЯУ МИФИ).
Направление Material Science, включающее исследования в области новых технологий и материалов, определено в Дальневосточном федеральном университете как одно из приоритетных и ориентировано на решения принципиально новых научно-технологических задач, которые находятся на переднем крае современной науки. Исследования в области материаловедения являются важным аспектом в реализации стратегической цели по развитию университета как лидера в научно-образовательный и технологической деятельности на российском Дальнем Востоке, центра трансфера технологий и инновационной в Азиатско-Тихоокеанском регионе.