Ключевым достижением проекта, имеющим мировое значение, стала разработка целого ряда технологий и их внедрение на различных предприятиях атомной отрасли. В основу разработанных современных технологий легли уникальные методы глубокого и систематического изучения физико-химических закономерностей протекания сорбционных и хроматографических процессов, разработанные в лаборатории хроматографии радиоактивных элементов ИФХЭ РАН.
Головной организацией по данному проекту выступил ИФХЭ РАН. В состав междисциплинарного авторского коллектива лауреатов под руководством академика РАН Золотова Юрия Александровича, доктора химических наук, академика РАН, главного научного сотрудника кафедры аналитической химии химического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова, вошли: Калмыков Степан Николаевич, доктор химических наук, академик РАН, вице-президент РАН; Хамизов Руслан Хажсетович, доктор химических наук, чл.-корр. РАН, директор ГЕОХИ РАН; Гурский Владимир Сергеевич, доктор технических наук, главный научный сотрудник отдела химико-технологических исследований НИТИ; Гусев Борис Александрович, доктор технических наук, ведущий научный сотрудник отдела химико-технологических исследований НИТИ; Милютин Виталий Витальевич, доктор химических наук, заведующий лабораторией хроматографии радиоактивных элементов ИФХЭ РАН; Харитонов Олег Викторович, доктор химических наук, главный научный сотрудник лаборатории хроматографии радиоактивных элементов ИФХЭ РАН; Москвин Леонид Николаевич, доктор химических наук, профессор кафедры аналитической химии СПбГУ; Родинков Олег Васильевич, доктор химических наук, профессор кафедры аналитической химии СПбГУ; Ефимов Анатолий Алексеевич, доктор технических наук, старший научный сотрудник, ведущий научный сотрудник отдела химико-технологических исследований НИТИ; Цизин Григорий Ильич, доктор химических наук, профессор, главный научный сотрудник кафедры аналитической химии химического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова.
Одной из наиболее значимых является сорбционная технология выделения радионуклида цезия-137 из растворов переработки ядерного топлива с использованием неорганического сорбента марки ФС-10, применяемая на ФГУП «ПО «Маяк». Для обеспечения потребности в сорбенте ФС-10 в ИФХЭ РАН была создана промышленная установка по синтезу этого и других видов неорганических сорбентов. Данная установка вот уже более 30 лет полностью обеспечивает потребности в сорбенте ФС-10 действующего производства на ФГУП «ПО «Маяк».
Технология по выделению цезия-137 с 1988 года по настоящее время позволила произвести десятки миллионов кюри Cs-137 в виде солей цезия высокой степени чистоты для изготовления источников ионизирующего излучения различного назначения. Установка полностью обеспечивает потребности российских и зарубежных потребителей в изотопе цезия-137. Разработанная технология не имеет аналогов в мире и защищена патентом Российской Федерации.
Кроме того, был разработан хроматографический метод вытеснительной комплексообразовательной хроматографии (ВКХ) с использованием подвижных интеркаляторов, который позволяет выделять и разделять близкие по свойствам изотопов редкоземельных (РЗЭ) и трансплутониевых элементов (ТПЭ) из различных растворов радиохимических производств. Созданные на основе этого метода технологии используются на ФГУП «ПО «Маяк» для получения весовых количеств высокочистых изотопов, таких как америций, кюрий, прометий, самарий и другие.
На предприятии создано несколько опытно-промышленных установок различного назначения: установка БИ-14 предназначена для выделения Am-241 из растворов химико-металлургического производства; установка 45-14 используется для выделения Am-241 из растворов после растворения высокофонового плутония; установка 45-17 служит для выделения РЗЭ и ТПЭ из рафинатов пурекс-процесса; а установка 45-368 предназначена для аффинажа Pm-147.
В результате проведенных работ по выделению радионуклидов редкоземельных и трансплутониевых элементов из растворов от переработки обогащенного ядерного топлива (ОЯТ) было получено 262 г изотопов Am-241 и Am-243, а также 21,85 г Cm-244. Последний использовался для создания стартовых мишеней, предназначенных для облучения в реакторе на быстрых нейтронах в ГНЦ НИИАР в Димитровграде.
Дополнительно, в ходе переработки было получено около 30 тысяч кюри изотопа Pm-147, который соответствует технологическим условиям по содержанию радиоактивных примесей. Также были получены граммовые количества высокочистых препаратов Sm-151 и Gd-153 из облученных мишеней, что подтверждает высокую эффективность проведенных научных исследований и разработок.
На установках по выделению весовых количеств кюрия и америция БИ-14 и 45-14 в период с 1976 по 1992 годы было выделено более 5 кг изотопночистого Am-241 из растворов, полученных после растворения высокофонового плутония. В 2014 году в рамках проекта «Прорыв» была получена фракция кюрия весом около 9 г с чистотой по америю не менее 94 %. Также была выделена фракция обогащенного америция, содержащая около 65 г изотопов Am-241 и Am-243, с содержанием примеси Cm-244 менее 0,8 % по массе и примесей Eu-154 и Eu-155, не превышающих 0,1 % по активности. Полученные фракции высокой степени чистоты были использованы в качестве стартовых материалов для дальнейших работ по проекту «Прорыв» на ФГУП «ПО «Маяк».
На основании систематических исследований, проводимых на протяжении более чем 35 лет в лаборатории хроматографии радиоактивных элементов ИФХЭ РАН, была разработана унифицированная методика определения сорбционно-селективных характеристик различных типов сорбционных материалов по отношению к радионуклидам цезия и стронция. В рамках работы по переработке жидких радиоактивных отходов (ЖРО) были получены экспериментальные значения коэффициентов распределения (Кd) радионуклидов Cs-137 и Sr-90 для более 100 образцов сорбентов.
Разработанная унифицированная методика и полученные экспериментальные данные позволяют осуществлять обоснованный выбор наиболее эффективных сорбентов для очистки жидких радиоактивных отходов сложного солевого и радионуклидного состава. Полученные результаты легли в основу разработки и внедрения технологий переработки жидких радиоактивных отходов различных предприятий атомной отрасли, в частности, ФГУП «ПО «Маяк», ЦС «Звездочка», РТП «Атомфлот» и других. Эти технологии обеспечивают высокую степень очистки, способствуя эффективному и безопасному обращению с радиоактивными отходами и минимизации их воздействия на окружающую среду.
Наработанные с помощью этих технологий радиоизотопы находят применение как в гражданском секторе, так и для обеспечения обороноспособности России. Суммарная реализация продукции на основе радионуклидов Cs-137 и Am-241 за период с 2001 по 2023 годы превысила 4,9 миллиардов рублей.
Награда является результатом многолетних научных исследований и высококвалифицированной работы команды специалистов, в составе которой ключевую роль сыграли сотрудники ИФХЭ РАН – доктор химических наук Милютин Виталий Витальевич и доктор химических наук Харитонов Олег Викторович. Их достижения подчеркивают важность экологической безопасности и эффективности использования радиоактивных материалов в области ядерной энергетики и вносят значительный вклад в развитие отечественной науки в области разработки технологий управления радиоактивными элементами.
В 2025 году высоких государственных наград удостоены 217 исследователей, инженеров и конструкторов. Среди них – 19 научных коллективов, отмеченных премиями в области науки и техники, и 7 коллективов молодых ученых. Премии Правительства РФ в области науки и техники присуждаются за разработки, уже успешно внедренные в промышленность, медицину, сельское хозяйство, энергетику и другие ключевые сферы.
Материал подготовлен: Кулькова Татьяна / Контент-райтер ИФХЭ РАН
Источник: Лаборатория хроматографии радиоактивных элементов ИФХЭ РАН
