Максим Калашников
Новая инквизиция. Кто мешает русскому прорыву?

Этот коварный тритий

Однако история наша была бы неполной без второй ее сюжетной линии – эпопеи с очисткой воды от трития. Да-да, от того самого зловредного, радиоактивного (период полураспада – 12,3 года) изотопа водорода. Виктор Петрик и здесь ухитрился вляпаться по самые уши.

Так чем же тритий заинтересовал старого мерзавца и шарлатана?

Тритий опасен для здоровья. Но трития в естественном виде на планете мало – не более 4 килограммов. В воде, которую мы пьем, его нет. Однако есть и техногенный тритий. Прежде всего есть тяжеловодные канадские реакторы КАНДУ, которые выделяют тритий.

Да, читатель, Канада работает на тяжеловодных ядерных реакторахтипа CANDU («CANada Deuterium Uranium» – http://ru.wikipedia.org/wiki/CANDU). Эти реакторы – развитие тех «атомных котлов» на тяжелой воде, что испытывались еще в Третьем рейхе. CANDU могут работать на природном, не обогащенном уране, сильно удешевляя атомную энергию. Одна беда: в их тяжеловодных замедлителе и теплоносителе накапливается тритий, который никто на Западе удалять приемлемым способом не может (http://en.wikipedia. org/wiki/CANDU_reactor#Tritium_emissions).

Тот, кто создаст такую технологию, совершит прорыв всемирного значения. Ибо, обезопасив КАНДУ, можно сделать атомную энергию намного более доступной и выгодной, нежели сегодня.

Вы представляете, что это значит? Боюсь, что нет.

Поясню. Нынешние реакторы требуют для работы чрезвычайно дорогой уран-235. Его в урановой руде – всего 0,4 %. Остальное – это уран-238. Чтобы выделить из природного урана ценный изотоп 238, приходится держать огромную, экологически опасную отрасль по переработке природного урана. Там уж точно – в грамм добыча, в год – труды. Кроме того, запасы урана-238 истощаются. Особенно – в РФ, атомная отрасль которой после развала СССР лишилась 90 % урановых месторождений.

Росфедерация располагает только одним рудником – небезызвестным «Приаргунским производственным горно-химическим объединением» в Краснокаменске. «ППГХО» ведет добычу уже более 30 лет, а это значит, что самые рентабельные руды уже отработаны, шахты становятся все глубже, себестоимость руды растет, а балансовые запасы наполовину уже отработаны. В последние годы комбинат выдает 2500 тонн урана в год, а суммарные современные потребности России с учетом экспортных обязательств составляют порядка 9000 тонн. Россия, кроме внутренних потребностей, еще поставляет ТВЭЛ в страны, в которых СССР построил атомные станции. В этот список входят Армения, Болгария, Чехия, Венгрия, Литва, Румыния, Словакия и Украина.

Вот если бы сделать так, чтобы АЭС работали на не обогащенном уране, которого в 250 раз больше!

Тяжеловодные реакторы КАНДУ позволяют работать на не обогащенном уране, резко снижая затраты на ядерное топливо. В них можно дожигать облученное реакторное топливо, полностью замкнув ядерный топливный цикл и многократно уменьшая объем отходов АЭС. Последние усовершенствования канадских разработчиков конструкции активной зоны CANDU – 6 позволили достичь нулевого коэффициента радиоактивности в случае аварийной потери теплоносителя.

Но вот беда – решая проблему с дешевым топливом для реакторов, ты получаешь проблему трития, попадающего в окружающую среду. Именно поэтому тяжеловодные реакторы в канадской провинции Онтарио (государственная компания «Ontario Power Generation») превратились в серьезную проблему. Канадцы не просто перестали строить ядерные установки такого типа – они думают, не закрыть ли имеющиеся? Как пишет канадский ветеран-атомщик Ф. Р. Грининг (http://www.atominfo.ru/news/air4644. htm), у КАНДУ, строившихся в 1960-е годы, тьма проблем. И одна из них – все тот же тритий.

«В типичном реакторе CANDU содержится порядка 450 тонн тяжелой воды (D2O – дейтерий два о. – М. К.) общей стоимостью, как минимум, 250 млн. долларов. В тяжелой воде при активации нейтронами образуется тритий, который впоследствии химически связывается в оксид дейтеротрития – DТО. В реакторах CANDU, построенных в Онтарио, образуется в среднем 1,5 млн. Ки трития в год на каждом из блоков.

Несмотря на все усилия персонала, на CANDU регулярно происходят утечки тяжелой воды. Большую часть D2O удается собрать, восстановить и вернуть в систему. Однако значимые объемы D2O выходят из гермооболочки и попадают в окружающую среду через вентиляционную трубу.

Реакторы в Пикеринге, Брюсе и Дарлингтоне сбрасывают в атмосферу до 0,5 кг D2O в час. Зная концентрацию оксида дейтеротрития в Dp, можно рассчитать, что каждая из венттруб CANDU добавляет в окружающую среду 5000 Ки трития в год.

Контроль за эмиссией трития производится при помощи систем сбора влаги и водных паров в контейнменте (защитной оболочке реактора. – М. К). Эти системы дорогостоящи и трудоемки в обслуживании, и их наличие на станции вносит весомый вклад в расходы на эксплуатацию реакторов CANDU…»

Таким образом, проблема крайне остра. Канадские АЭС Дарлингтон, Брюс (А и В), Пикеринг (тоже А и В) и Пуан-Лепро – опасные «поставщики» трития в природу. Но если решить проблему трития, то ядерная энергетика получит резкое ускорение. Это действительно станет прорывом всемирно-исторического значения.

Тритий опасен. Распад его сопровождается довольно интенсивным бета-излучением. При попадании трития внутрь организма человека с воздухом или водой, он представляет серьезную угрозу для здоровья. Тритий, будучи изотопом водорода, химически ведет себя так же, как водород, и поэтому способен замещать его во всех соединениях с кислородом, серой, азотом, легко проникая в протоплазму любой клетки. В этом случае испускаемое тритием бета-излучение ведет к поражению жизненно важных органов, разрыву связей в ДНК и приводит к генетическим мутациям. Исследования, посвященные поведению трития в биологических объектах, свидетельствуют о его подчас тысячекратном накоплении в живых организмах и пищевых цепочках. Тритий не улавливается системами водоочистки и водоподготовки.

Тритий попадает в окружающую среду не только из тяжеловодных реакторов. Идет и накопление загрязненных тритием тяжеловодных и легководных отходов, в том числе образующихся при снятии с вооружения ядерных боеприпасов. Это привело к тому, что ежегодная скорость образования и накопления техногенного трития в глобальном масштабе (килограммы или десятки миллионов Ки в год) стала во много раз превышать скорость образования его естественным путем (0.2 Кг или 2.105 Ки в год). За последние сорок лет (с 1960 по 2000) выбросы трития с предприятий ядерного топливного цикла выросли в 50 000 раз и составили примерно 1019 беккерелей. При этом выделяется как непосредственно на АЭС, так и на заводах по переработке топлива. Ситуация еще более усложнится в случае развития термоядерной энергетики. И хотя сей изотоп водорода имеет период полураспада в 12,3 года, должно пройти несколько циклов полураспада, чтобы он стал безопасным.

Конечно, технологии «детритизации» в мире есть. Только очень недешевые. Экономически, увы, нецелесообразные. Скажем, вот отделение трития от водорода методом низкотемпературной ректификации водорода (Франция, Гренобль). Или, например, ректификация воды с рекомпрессией пара (опытная установка фирмы «Зульцер»). Или, к примеру, химический изотопный обмен в системе вода – сероводород, вода – водород, вода – аммиак (экспериментальные установки). Есть, наконец, адсорбционная очистка с использованием цеолитов и некоторых металлов. Эффективность и экономическая целесообразность выделения и концентрирования трития из тритийсодержащих отходов с помощью разделительных установок определяется, в конечном счете, энергетическими затратами на процесс разделения изотопов водорода: протия, дейтерия и трития. А они получаются огромными. Петрик же смог сделать новую технологию, стоящую вне конкуренции по своей дешевизне.

Тритиевая проблема Ленинграда-Петербурга: с чего все началось

Случилось так, что наш завзятый шарлатан, уголовник и любитель скрипок Страдивари занялся проблемой очистки воды от трития, а заодно – и от дейтерия. Все началось с того, что огромные объемы воды, зараженной тритием, – огромная проблема Ленинграда-Петербурга. В нем, конечно, нет реакторов типа CANDU. Но зато в городе много лет работал ГИПХ – Институт прикладной химии, который производил тритий для термоядерного оружия и для высокотехнологичных военных систем. Например, для светящихся элементов ночных прицелов.

От ГИПХ осталось около 1400 тонн радиоактивной воды (http://www.atomic-energy.ru/interviews/2012/03/12/31745). К 2002 году емкости, в которых они хранились в самом центре Петербурга-Ленинграда, прохудились настолько, что в одной из них случилась утечка и около сорока тонн отходов попало в Неву. В восьмистах метрах от городского водозабора. Быть может, не случайно северная столица держит печальную пальму первенства по раковым заболеваниям пищевода и кишечника? Чтобы обезвредить отходы ГИПХ, надо научиться очищать их от трития. И, хотя тритий имеет период полураспада в 12,3 года, должны пройти десятилетия, чтобы вода с ним стала более или менее безопасной.

Проблема отходов ГИПХ остро стояла еще в СССР. Специальное хранилище жидких РАО при Калининской АЭС отказывалось их принимать, ибо не могло обеспечить хранение без утечек. Потому не от хорошей жизни 1400 тонн жидкой смерти приходилось хранить в Питере. Так сказать, в расчете на то, что ученые найдут решение вопроса в будущем. Но будущее после гибели Советского Союза оказалось плохим.

Временное решение все-таки нашли. Отходы ГИПХ недавно были перевезены в специальное хранилище отходов в Сосновом Бору, которое является структурой Росатома, частью ФГУП «РосРАО». (Оно и занимается захоронением радиоактивных отходов.) Но это – пока половинчатая мера. Отходы ГИПХ надо переработать. Но, черт возьми, как это сделать?

Занявшись проблемой обезвреживания «гипховских» отходов, Виктор Петрик не только изобрел технологию «детритизации» воды. Он открыл и гораздо более захватывающие горизонты.

Но когда автор сих строк и этой линией занялся вплотную, то понял, насколько и здесь заврались почтенные академики РАН. И тут тоже никто не думал гонять воду через банальные фильтры. Впрочем, давайте-ка по порядку…

Пар, УСВР, платина и мандюрки

Очистка воды от изотопов водорода (дейтерия и трития) теснейшим образом связана с проблемой разделения изотопов в составе молекул воды. А изотопы – это протий (обычный водород), дейтерий и тритий. Нужно не только уметь разделить эти изотопы, но и выделить дейтерий и тритий. Никакой фильтрацией этого не сделаешь: молекулы обычной, тяжелой и тритиевой водицы (соответственно Н2O, D2O и Т2O) по геометрическим параметрам – одинаковы. Так что задача создания недорогой технологии «детритизации» была серьезным вызовом.

Как же удалось ее решить?

Хвала советской науке – подсказка нашлась в системе самой РАН, бывшей АН СССР. Не где-нибудь, а в уважаемом Институте общей физики Академии наук обнаружились эксперименты, которые дали ключ к новой технологии. Еще в 2004 году сотрудники ИОФ (Вигасин А. А., Волков А. А., Тихонов В. И., Щелушкин Р. В.) опубликовали свою работу «Эффект спин-селективной адсорбции водяного пара» (http://www.ikar. udm.ru/sb/sb34-1-1. htm). Там исследователи разделяли изотопы водорода в водяном пару, на основе магнитных моментов (спинов) их ядер. Но использовали ученые для этого пористый уголь. Принципом разделения у них служили разные магнитные моменты ядер изотопов водорода. И это – не фильтрация, а именно спин-селективная адсорбция водяного пара!

(Напомним: когда в осажденном немцами Париже в 1870–1871 гг. нужно было добывать водород для аэростатов, французы получали его, пропуская пар через раскаленные железные трубы).

Виктор Петрик, изучив все это, решил вместо пористого угля и оксида алюминия, которые применили исследователи ИОФ, использовать свои сверхчистую платину и УСВР.

То есть, углеродную смесь высокой реакционной способности. А она, как вы помните, состоит из графенов и графитовых пакетов. Но в сем случае УСВР был тоже ой как непростым!

Виктор Петрик использовал гидрофобный (то есть, водоотталкивающий) катализатор. Он нанесен на гранулы – «камешки» угловатой формы (каковые сам автор изобретения называет шутливо «мандюрками»), которые завихряют и возмущают пар радиоактивной воды, прогоняемой через трубу с ними. (Процесс идет при температуре в 130 градусов.) Сами мандюрки покрыты тефлоном, в который имплицированы углеродные соединения высокой реакционной способности (УСВР). Но эти углеродные вкрапления с помощью газофазного метода покрыты особо чистой платиной. (Сей метод, а также способ получения металлов платиноидной группы в одну стадию даже из не очень богатой руды, а также действующую установку для их получения можно увидеть во Всеволожском институте Виктора Петрика. И мы еще расскажем об этой удивительной технологии.)

– То есть не я совершил научное открытие по разделению изотопов, но именно мой частный институт создал на основе этого открытия изобретение – эффективно работающую технологию. Ибо только мы можем получать – с помощью газофазового метода – нанопорошки платины. Именно на гидрофобном платиновом катализаторе мы и разделяем ядра изотопов водорода, – поясняет Виктор Петрик.

На основе такой разработки Петрик впоследствии построил опытную установку. Прогоняя воду через нее, можно получать концентрат: воду, насыщенную тритием. А можно – выделять тяжелую воду (с дейтерием). Эта работа была сделана в сотрудничестве с Радиевым институтом. В августе – сентябре 2008 года в нем прошли успешные испытания экспериментального агрегата. Содержание трития в пробах, взятых из жидких отходов ГИПХ, уменьшалась десятикратно.

В состав авторитетной комиссии, проводившей испытания технологии, входили специалисты РХТУ имени Д. И. Менделеева, Института физической химии и электрохимии РАН и представители Росатома. А именно – кандидат химических наук Э. Магомедбеков из РХТУ, одновременно – директор Института материалов современной энергетики и нанотехнологии (ИМСЭН-ИФХ), доктор химических наук М. Розенкевич, заведующий кафедрой (РХТУ) технологии изотопов и водородной энергетики, а также профессор той же кафедры, доктор химических наук Ю. Сахаровский. Уж эти-то профи знают о дейтерии и тритии буквально все.

После обработки 420 килограммов жидких отходов трития на выходе обнаружено не было. Исследователи, приехавшие с настроением дать урок некоему выскочке и дилетанту, оказались настолько впечатлены результатами, что предложили не только развивать технологию, но и продвигать ее на внешнем рынке. Именно они и заговорили о том, что эту технологию можно использовать для того, чтобы обезопасить тяжеловодные ядерные реакторы CANDU.

Читаю протокол совещания от 8 мая 2009 года. Гости Виктора Петрика констатируют: очистка тяжелой воды от трития принципиально возможна с помощью метода «химического каталитического гетерофазного изотопного обмена в системе „вода – водород“ на стадии очистки воды от трития и метод гиперсорбции на гидридообразующих материалах на стадии концентрирования трития». Представители РХТУ предложили тогда совместную работу РХТУ, Радиевого института и холдинга В. Петрика «Золотая формула». Демонстрационную установку решили делать в Радиевом институте – как прообраз промышленного агрегата и типового модуля для тяжеловодных реакторов. Более того, запланировали обратиться к главному конструктору знаменитого НИКИЭТ В. Сметанникову с предложением возглавить проектные работы по созданию установки. Одновременно – просить академика РАН А. Бучаченко стать научным руководителем всего проекта.

За возможности новой технологии с радостью ухватились и те, кто занимается хранением опасных отходов. Говорит Игорь Суханов, экс-директор филиала «Северо-Западный территориальный округ» ФГУП «РосРАО» (хранилища радиоактивных отходов – http://www.rosrao.ru).

«… В рамках данного проекта ведется разработка специальной установки „Тритон“ для переработки ЖРО с целью уменьшения их объемов и дальнейшего захоронения. В разработке проекта принимают участие Всероссийский проектный и научно-исследовательский институт комплексной энергетической технологии, НПО „Радиевый институт им. В. Г. Хлопина“, филиал „Северо-Западный территориальный округ“ ФГУП „РосРАО“, а эксплуатироваться данная установка будет в Ленинградском отделении ФГУП „РосРАО“, где и размещаются ЖРО, вывезенные с территории опытного завода ГИПХ. Завершить разработку проекта „Тритон“ и начать работы по созданию установки планируется в течение ближайшего времени…

… Предварительная очистка ЖРО от части радионуклидов (137Cs, 6 °Co, 14С и т. д.) будет осуществляться на имеющемся оборудовании спецхимводоочистки (СХВО) Ленинградского отделения. Полученный после предочистки тритий, содержащий дистиллят, будет поступать на новую установку по очистке от трития, в основе которой имеются узлы ректификации и изотопного обмена. На выходе установка будет обеспечивать высокое концентрирование трития и фиксацию его в виде гидрида титана…»

(http://www.atomic-energy.ru/interviews/2012/03/12/31745).

Однако, работая с тритием, Мастер смог выскочить и на совершено потрясающие перспективы. На новую жизнь ядерной энергетики!

«Как вы получате такую воду?»

Однако кто сегодня верит российской науке? Она же – не советская прародительница с с ее мировым авторитетом, она в РФ – нищая. И если вы сейчас хотите получить признание, надо быть замеченным в Золотой Орде наших дней. То есть, в Америке.

Потому Виктор Петрик еще в 2006 г. отвез 20 литров очищенной по его технологии воды в США. Эта вода была радикально освобождена от дейтерия. Нужно было получить результаты анализов в авторитетной американской лаборатории. Принцип был таков: коли мы покажем, что умеем чистить воду от дейтерия, то нам поверят, что то же самое можно делать и с тритием.

Анализ проводили в Университете штата Невада, в лаборатории стабильных изотопов Маккеевой школы шахтерского дела (Mackay School of Mines. Nevada Stable Isotope Laboratory. www. mines. unr. edu/isotope). Нужно было подтвердить или опровергнуть результаты тех проб, что делали на масс-спектрометре в начале 2006 года в Петербурге. И снова – успех!

Читаю письмо Саймона Полсона, директора лаборатории от 12 апреля 2006 года. В трех пробах воды содержание дейтерия – беспрецедентно низкое – 2,5, 2,3 и 6,4 частей на миллион. (PPM – parts per million.) Потрясенный Полсон пишет, что такое низкое содержание дейтерия лежит за гранью аналитических стандартов (analytical calibration standards), которые не опускаются ниже 94,2 ррм. А самый рекордный результат наинижайшего содержания дейтерия в воде, известный на тот момент – 89,1 ррм. Более того, западная медицина сегодня утверждает, что вода с пониженным содержанием дейтерия (обычная вода с малым содержанием тяжелой воды «дейтерий два о») – это прекрасное профилактическое средство против раковых опухолей. «Легкая» вода с содержанием дейтерия в 105 ррм продается в аптеках как средство профилактики опухолей. А Петрик привез в Америку водицу с содержанием дейтерия всего в несколько «пи пи эм»!

То есть, русская технология Петрика уже тогда была прорывом мирового значения. Университет Невады тут же попросил продать им сто миллиграммов этой воды для музея. Ведь ее можно было назвать сверхлегкой водой! Петрик отдал им два литра. Бесплатно.

Еще один анализ провели в феврале 2006 года в Соединенных Штатах в тамошнем Министерстве внутренних дел (United States Department of Interior), в подведомственном ей Национальном центре соблюдения водного режима (U. S. Geological Survey Water Recource Discipline National Center). Этот документ в бумажном виде – также теперь в моем досье. И химики американского МВД, обладающие самой точной аппаратурой страны (масс-спектрометры и лазерные анализаторы), повторил те результаты, что получил в Неваде Полсон. Содержание изотопов водорода в присланных Петриком образцах колебалось от 2 до трех «пи пи эм» (частей на миллион). Более того, эта вода оказалась вдвое чище (по содержанию изотопов водорода и кислорода), чем вода из чистого антарктического льда (стандарт SLAP – Standard Light Antarctic Precipitation). Есть электронное письмо на имя доверенного лица Петрика в Америке из той лаборатории при МВД США. Там американцы прямо спрашивают: «Скажите нам, как вы получаете такую воду?» Они потрясены таким низким содержанием не только дейтерия (водорода-2), но и кислорода-18.

Лаборатория в Окридже, где Виктор Петрик пробовал провести еще один анализ, честно созналась, что их аппаратура не берет столь низкое содержание изотопов водорода в воде.

Так что можно сколько угодно говорить о том, что мошенник и бандит Петрик подкупил российские лаборатории – американские данные это опровергают. Или Виктор Иванович настолько всемогущ, что и янки подкупил да застращал? Грызловым им пригрозил?

Вот еще один документ: результаты анализа Университета Ватерлоо (Канада), его Лаборатории природных изотопов (Enviromental Isotope Lab) от 27 марта 2006 года. Там содержание изотопов показано практически то же (ничтожно малое), что и в американских пробах.

В общем, прорыв действительно совершен. В РФ действительно есть технологии, обеспечивающие очистку воды от трития и дейтерия. А это – не только победа в борьбе за экологическую чистоту, но и второе дыхание в развитии тяжеловодных реакторов, способных работать на необогащенном уране. Если учесть, что другие технологии Виктора Ивановича позволяют отлично обрабатывать жидкие РАО (испытания на Теченском каскаде, http://m-kalashnikov. livejournal.com/1385843. html), превращая их в безопасную воду и в твердые РАО, ничтожные по объему и заключенные в углерод, то это – реабилитация ядерной энергетики на тяжеловодных реакторах. Лишь за такое Виктор Петрик достоин памятника при жизни…