На Дальнем Востоке нашли способ изолировать радиоактивные отходы — и это не бетон

Пока мир обсуждает энергетический переход и возобновляемые источники, на Дальнем Востоке России решают задачу, без которой невозможна безопасность атомной отрасли. Учёные Дальневосточного федерального университета (ДВФУ) вместе с коллегами из Национального исследовательского центра "Курчатовский институт" и Национальной академии наук Беларуси создали инновационный материал, который может изменить подход к долговременному хранению радиоактивных отходов. Их разработка не просто выдерживает воздействие радиации и времени — она буквально повторяет устойчивость минералов, существующих в земной коре миллионы лет.

Как создавался материал нового поколения

Исследователи ДВФУ использовали двухэтапную схему переработки жидких радиоактивных отходов. На первом этапе применялся цеолит NaY — природный сорбент, способный избирательно поглощать ионы стронция. Затем, чтобы полученные соединения превратить в безопасную форму, их уплотняли до состояния сверхплотной керамики по технологии электроимпульсного плазменного спекания (Spark Plasma Sintering, SPS). Этот метод известен своей способностью формировать устойчивые материалы при относительно низких температурах и за короткое время.

Почему именно SPS оказался ключевым? Потому что он позволяет управлять микроструктурой материала на атомном уровне. В отличие от традиционного термического спекания, где процесс идёт медленно и может привести к дефектам, плазменное спекание обеспечивает равномерное распределение частиц и минимизирует внутренние напряжения.

Такой подход не просто повышает надёжность — он снижает риск растрескивания при длительном хранении, что критически важно при работе с высокоактивными отходами.

Природный аналог: полевой шпат как эталон долговечности

Результаты исследований показали: структура созданной керамики идентична полевому шпату — минералу, который миллионы лет стабильно удерживает стронций в природных условиях. По сути, учёные ДВФУ воспроизвели механизм природы, но в лабораторных масштабах.

"Коллектив учёных Дальневосточного федерального университета (ДВФУ) в кооперации со специалистами Национального исследовательского центра "Курчатовский институт" и Национальной академии наук Беларуси разработал инновационный материал для безопасного долговременного захоронения радиоактивных отходов", — сообщили в пресс-службе ДВФУ.

Этот материал рассчитан на сотни, а возможно и тысячи лет стабильности. По данным университета, он полностью соответствует международным стандартам для хранения высокоактивных отходов.

Чем отличается такая керамика от традиционных стеклообразных форм РАО? Стекло хорошо изолирует радиоактивные элементы, но со временем может деградировать под действием воды и температуры. Керамика, напротив, обладает кристаллической структурой, где атомы стронция и других изотопов "встроены" в решётку — и не могут мигрировать наружу.

Зачем это нужно Дальнему Востоку

По данным пресс-службы ДВФУ, значение разработки выходит далеко за рамки лабораторных испытаний. На Дальнем Востоке планируется строительство первой стационарной атомной электростанции региона, и вопрос безопасного обращения с отходами здесь становится стратегическим.

Можно ли использовать новый материал в промышленных масштабах? Учёные уверены, что технология масштабируема. Процесс SPS уже применяется в производстве высокотемпературных материалов и сверхтвёрдых сплавов, а значит, может быть адаптирован под нужды атомной промышленности.

Однако для внедрения потребуется отладка технологических линий, испытания под реальной нагрузкой и сертификация по международным нормам. Здесь важна междисциплинарная работа: химики, физики и инженеры должны действовать совместно, чтобы обеспечить не только прочность, но и технологическую воспроизводимость.

Роль синхротрона и анализ структуры

Чтобы понять, как именно фиксируется радиоактивный стронций в материале, исследователи провели серию экспериментов на синхротроне "КИСИ-Курчатов". С помощью рентгеновской спектроскопии они проследили изменение структуры керамики в процессе спекания и оценили степень включения ионов в кристаллическую решётку.

Почему важна именно такая диагностика? Потому что обычные методы анализа не дают информации о поведении атомов при экстремальных температурах и давлениях. Синхротронное излучение позволяет наблюдать эти процессы в реальном времени, что помогает корректировать параметры синтеза и улучшать свойства материалов.

Работа велась при участии сотрудников Молодёжной лаборатории структурного материаловедения Института наукоёмких технологий и передовых материалов (ИТПМ) ДВФУ — структуры, объединяющей молодых исследователей, работающих на стыке физики твёрдого тела и материаловедения.

От лаборатории — к атомной безопасности

Сейчас проект находится на стадии прикладных исследований, но уже ясно, что его потенциал огромен. Новая керамика способна стать основой для капсулирования отходов, не требующей частого обслуживания или контроля.

Планируемые шаги по внедрению можно описать так:

1. Проведение долговременных испытаний под действием радиации и высокой температуры.

2. Создание пилотных образцов контейнеров с применением SPS-керамики.

3. Разработка промышленного оборудования для массового спекания.

4. Согласование нормативов хранения с учётом новых материалов.

Если всё пойдёт по плану, технология может стать частью национальной программы обращения с РАО и даже заинтересовать международные партнёрства, особенно в Азиатско-Тихоокеанском регионе.

А что если материал окажется слишком дорогим для массового производства? По оценкам исследователей, энергоэффективность SPS-процесса компенсирует затраты: высокая плотность и долговечность материала снижают риски протечек и расходы на обслуживание.

Ошибки прошлого и новое понимание безопасности

История атомной энергетики знает случаи, когда пренебрежение долговременной устойчивостью упаковки приводило к загрязнению почвы и воды. Ошибка в выборе материала становилась источником десятилетних экологических последствий.

Сейчас подход иной: безопасность рассматривается не только как инженерная задача, но и как вопрос доверия общества. Люди хотят быть уверены, что радиоактивные отходы не станут проблемой для их детей. И в этом смысле новая керамика из ДВФУ предлагает реальное, а не декларативное решение.

Можно ли считать, что проблема окончательно решена? Нет. Любая технология требует проверок и подтверждений в долгосрочной перспективе. Но уже сегодня очевидно: путь, выбранный российскими и белорусскими учёными, позволяет сократить экологические риски и заложить фундамент для новой культуры обращения с радиоактивными материалами.