Решение задач ядерной энергетики и безопасности окружающей среды, а также диагностика материалов с использованием ионизирующих излучений.НИР

Solving of problems of nuclear energy and environmental safety problems, as well as diagnostics of materials using ionizing radiation.

Источник финансирования НИР

госбюджет, раздел 0110 (для тем по госзаданию)

Этапы НИР

# Сроки Название
1 1 января 2022 г.-31 декабря 2022 г. Решение задач ядерной энергетики и безопасности окружающей среды, а также диагностика материалов с использованием ионизирующих излучений.
Результаты этапа: Все запланированные работы на 2022 год были выполнены. Был изучен процесс растворения нано- и макрочастиц актинидов в растворах модельных биологических средах. В частности, будут проведены эксперименты по растворению в физрастворе, гидрокарбонатном буфере, фосфатных буферах, модельных средах, имитирующих легкие, толстый кишечник, желудок для определения влияния отдельных ионов на растворимость и фазовый состав образцов. Была исследована сорбция актинидов на донных осадках реальных природных объектов. Были получены новые данные о механизме экстракции f-элементов новыми фосфоросодержащими экстрагентами. Это позволит улучшить фундаментальное понимание соотношение структуры и свойств органических экстрагентов, что позволит направленно улучшать экстракционные характеристики органических веществ. Были изучены основные фундаментальные закономерности поведения долгоживущих альфа-излучающий радионуклидов в условиях закачки жидких радиоактивных отходов в глубинные горизонты захоронения и в условиях миграции подвижных компонентов в глубинных геологических формациях. Получаемые данные позволят улучшить прогнозное моделирование распространения радионуклидов в окружающей среде и оценку безопасности существующих объектов захоронения ЖРО. Проведено исследование изотопной селективности гидратации пероксидов щелочно-земельных элементов. Применение современных сцинтилляторов с высоким световым выходом (например, GGAG) lдля повышения эффективностей детекторов для измерения низких активностей. Была проведена мессбауэровская диагностика магнитных материалов на основе ферритов различной природы, железосодержащих компонентов материалов природного происхождения и содержащих гуминовые производные, отходов металлургической и энергетической промышленности с целью разработки методик их вторичной переработки. Были проведены молекулярно-динамические расчеты радиационной стойкости стеклянных матриц для захоронения альфа-излучающих радионуклидов. Были проведены квантово-химическое моделирование кинетического изотопного эффекта для оценки возможности экстракционного/сорбционного разделения изотопов лёгких элементов. Был проведен термодинамический расчет максимального содержания водорода в герметичном контейнере при радиолизе цементной матрицы. Был проведен синтез остеклованных имитаторов ВАО и проведен сравнительный анализ их структуры с расчетной моделью Было описано влияние микроколичеств ароматических растворителей (релевантных для радиохимической технологии) на регистрацию бета-излучающих радионуклидов в растворах имитаторах продуктов переработки высокоактивных отходов. С практической точки зрения эти результаты будут способствовать совершенствованию методик определению бета-излучателей с помощью метода жидко-сцинтилляционной спектрометрии.
2 1 января 2023 г.-31 декабря 2023 г. Решение задач ядерной энергетики и безопасности окружающей среды, а также диагностика материалов с использованием ионизирующих излучений.
Результаты этапа: Продолжение работ по оценке эффективности накопления Tc-99 в тканях пресноводных рыб из пищи и из воды. Прежде чем оценивать накопление технеция рыбами – как крупными представителями фауны водоемов, необходимо понять кинетику и механизмы накопление радионуклида растениями. При таком подходе будет полностью понятен миграционный путь Tc-99 при попадании в водоем. Проведен эксперимент по накоплению технеция из воды роголистником (Ceratophýllum). Для этого после акклиматизационного периода верхушки роголистника одинакового размера были помещены в индивидуальные стаканы с дистиллированной водой, добавлена метка Tc-99 активностью 150 Бк. Затем через 1 час, сутки, двое суток, три, пять и семь дней доставали образцы роголистника и анализировали активность в воде, растении и смыве при промывке растения. Кинетика накопления технеция показывает быстрое накопление в течение одного часа до 25% от исходной общей активности радионуклида и затем выходит на плато. Для понимания сорбционных механизмов в дальнейшем будут изучены формы технеция в растении: содержащийся в пигменте, связан с белками, альгиновой кислотой и целлюлозой и водорастворимый. Исследования скорости осадконакопления в торфе Тверских болот с помощью неравновесного 210Pb за последние 200 лет. Проведены исследования по изучению скорости осадконакопления для колонки торфяных отложений общей мощностью 110 сантиметров. Поверхностные торфяные отложения общей мощность 1 м для исследования многолетней динамики растительного покрова болота были отобраны с помощью ручного бура Варденаара (Wardenaar peat corer; размеры пробоотборника 0.15 х 0.15 х 1 м; Wardenaar 1987) 26 июня 2022 г в северной части болотного массива (56.47696389 oN, 33.03279444 oE, 253 м н.у.м.). Растительность в точке отбора представлена сосняком морошково-сфагновым (Pinus sylvestris - Rubus chamaemorus - Sphagnum spp.). Сразу после извлечения отложения описывали, фотографировали и упаковывали для последующей транспортировки в лабораторию. На графике распределения удалось четко выделить пик 1986 и 1963 годов. Распределение неравновесного свинца показывает неравномерную скорость осадконакопления за исследованный период. Средняя скорость оценивается в интервале 0,8-1,1 мм/год. Изучение влияния горнодобывающего предприятия – бывшего уранового рудника на экологическую обстановку на горе Бештау и на город Лермонтов, асположенный на прилегающей к руднику территории. На кольцевой дороге – месте туристического отдыха на горе Бештау была обнаружена аномальная зона с факельными выбросами радона. Было установлено, что аномальная зона ассоциирована с активным разломом. В аномальной зоне были зарегистрированы высокоамплитудные сезонные колебания плотности потока радона (ППР) с поверхности грунта и объемной активности (ОА) радона в грунте. Моделирование, основанное на полученных экспериментальных данных, показало, что на аномальной площадке в летнее время поток воздуха, обогащенного радоном, направлен из массива в атмосферу, а в зимнее, наоборот, атмосферный воздух поступает в горный массив. Таким образом, было установлено, что высокоамплитудные сезонные колебания радона обусловлены сменой направления конвективного потока воздуха в системе «горный массив-атмосфера». Однако, общепринятым является представление, что высокоамплитудные колебания радона связаны с глубинной дегазацией, которая модулируется влажностью. Для верификации модели использовали колебания воздуха в устьях штолен. На южных склонах горы располагаются штольни бывшего уранового рудника на разных гипсометрических отметках. В устьях штолен в течение двух лет были проведены измерения направления и скорости переноса воздуха, а также ОА радона в воздухе. Колебания радона в устьях штолен, расположенных на нижних отметках, аналогичны колебаниям радона в аномальной зоне: высокие значения летом и низкие зимой. Колебания радона в устьях штолен на верхних отметках имеют противоположный характер - низкие - летом и высокие зимой, смена направлений происходит, когда температура атмосферного воздуха становится выше или ниже температуры массива — воздуха в штольне — 10 градусов, что подтвердило модель термоиндукционной конвекции воздуха в массиве горы. Продолжаются исследования термоиндукционной конвекции. Конвективный перенос воздуха, насыщенного радоном, в зоне разломов и шахтах сравнивается с переносом воздуха в кунгурской пещере. В ходе исследований аномалии были определены удельная активность естественных радионуклидов (ЕРН) в горных породах, слагающих массив, объемная активность ЕРН в источниках воды на горе, построена карта мощности дозы по кольцевой дороге на горе Бештау Изучалось поведение долгоживущих альфа-излучающих радионуклидов в условиях поверхностных бассейнов-хранилищ и закачки жидких радиоактивных отходов в глубинные горизонты полигонов захоронения и в условиях, моделирующих дальние зоны миграции. Выявлены закономерности сорбции на модельных минералах и сорбентах, а также на образцах пород из глубинных горизонтов действующих полигонов. Оценена устойчивость форм радионуклидов, связанных с поверхностью твердых фаз, отвечающих за их мобильность в грунтовых водах. Изучено влияние состава модельных растворов ЖРО, времени контакта фаз, концентрации радионуклидов, соотношения твердой и жидкой фаз на сорбцию. Изучены условия низкотемпературной обработки бемитового боксита восстановительным методом Байера с образованием высокожелезистого магнетитового концентрата с целью оптимизации промышленных процесов. Проведено сравнительное исследование микро и нано размерных препаратов магнетита как рекультивантов загрязнённой металлами почвы. На примере полевого эксперимента в районе загрязнений от Среднеуральского медеплавильного завода показано, что обработка почвы наночастицами магнетита, в отличие от микрочастиц, снижает концентрацию обменной меди и улучшает рост овсяницы красной (Festuca Rubra L.). Изучено взаимное превращение наноразмерных частиц гематита, магнетита и маггемита в порах силикагеля с целью отработки методик получения перспективных катализаторов. Изучена устойчивость наноразмерных частиц магнетита до и после модификации 3-аминопропилтриэтоксисиланом (АПТЭС) к окислению азотной кислотой с целью оценки защитного потенциала кремнеземной оболочки. Проведён скрининг наноразмерных частиц оксидов железа (γ-Fe2O3, α-FeOOH, δ-FeOOH, 5Fe2O3·9H2O, и Fe3O4) как потенциальных кандидатов для терапии ферроптоза. На примере одноклеточных и ферментативных систем изучена роль активных форм кислорода (АФК) в биоэффектах собственно наночастиц магнетита (Fe3O4), а также функционализированых гуминовыми кислотами (Fe3O4-HA) и 3-аминопропилтриэтоксисиланом (Fe3O4-APTES) . Показано, что клеточно-мембранные процессы ответственны за биоэффекты и генерацию бактериальных АФК, подтверждая явление ферроптоза, основанное на инициируемом железом перекисном окислении липидов клеточных мембран. «Определение механизма модифицирующего действия примесных добавок на каталитические свойства материалов методом мессбауэровской гамма-резонансной спектроскопии» на ядрах 121Sb" Исследование кинетики тестовой реакции фотокаталитического обесцвечивания раствора метилоранжа при облучении белым светом в присутствии катализаторов на основе анатазного полиморфа TiO2 позволило обнаружить 5-кратное увеличение константы скорости k указанной реакции по сравнению со значением k0, характеризовавшим эталонный катализатор, не содержаший сурьму. Полученные результаты показали, что этот эффект обусловлен более эффективным пространственным разделением фотоиндуцированных электронов и дырок, обеспечиваемого стереохимически активной неподеленной электронной парой E SbIII . Для проверки этого вывода, Исследованы валентное состояние и фазовая принадлежность соединений железа в катализаторах на основе наночастиц Fe/FeOx на различных носителях. Количественно охарактеризовано влияние носителя (SiO2/ZrО2 и Al2O3) и условий восстановления нанесенных соединений Fe на состав получаемых наночастиц. Исследовано взаимное влияние соединений Fe Pt на каталитическую активность в реакции гидродехлорирования диклофенака.
3 1 января 2024 г.-31 декабря 2024 г. Решение задач ядерной энергетики и безопасности окружающей среды, а также диагностика материалов с использованием ионизирующих излучений.
Результаты этапа:
4 1 января 2025 г.-31 декабря 2025 г. Решение задач ядерной энергетики и безопасности окружающей среды, а также диагностика материалов с использованием ионизирующих излучений.
Результаты этапа:
5 1 января 2026 г.-31 декабря 2026 г. Решение задач ядерной энергетики и безопасности окружающей среды, а также диагностика материалов с использованием ионизирующих излучений.
Результаты этапа:
6 1 января 2027 г.-31 декабря 2027 г. Решение задач ядерной энергетики и безопасности окружающей среды, а также диагностика материалов с использованием ионизирующих излучений.
Результаты этапа:

Прикрепленные к НИР результаты

Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".