Химия и технология радиоактивных элементов, радиоэкология и радиационная химия

Объектом исследования являются: в области фундаментальной химии радиоактивных элементов: - процессы комплексообразования, окислительно-восстановительных реакций радиоактивных элементов в различных состояниях окисления в растворах сложного состава; - взаимодействие радионуклидов группы трансурановых элементов и технеция с биоорганическими молекулами; - новые радиофармпрепараты на основе биологически-активных соединений технеция и рения для ядерной медицины, квантово-химическое моделирование и подбор оптимальных параметров для процессов направленной доставки радионуклида в клетки; в области прикладной химии радиоактивных элементов: - инновационные технологии изготовления ядерного топлива и переработки отработавшего ядерного топлива (ОЯТ), обеспечивающих экономичность, радиоэкологическую безопасность и дальнейшее поступательное развития атомной энергетики в РФ; - новый, высокоэффективный, конкурентоспособный и экономически выгодный способ переработки ОЯТ, основанный на газофазной конверсии ядерного топлива и продуктов деления; - критерии и параметры взрыво- и пожаробезопасности процессов экстракционной переработки ОЯТ; - инновационные технологии обращения с радиоактивными отходами (РАО), включая экстракционные, сорбционные, хроматографические и мембранные процессы, а также высокоэффективные комбинированные окислительные методы (озонолиз, УФ-облучение, Фентон-процесс); - новые эффективные и селективные сорбенты и экстрагенты для концентрирования, разделения и выделения радионуклидов при переработке РАО; - новые типы матриц (стекла, стеклокерамики на боросиликатной и алюмофосфатной основах; новые керамики и стеклокерамики титаноцирконатного, титаносиликатного, силикофосфатного, железофосфатного составов и на основе каменного литья) для иммобилизации и долговременного хранения высокоактивных отходов, в том числе содержащих актиниды; в области радиоэкологии: - новые типы барьерных материалов и технологии сооружения барьеров как в местах геологического размещения хранилищ РАО, так и в связи с выводом из эксплуатации объектов ядерного наследия; - биогеохимические процессы в миграции радионуклидов в окружающей среде вблизи радиационно-опасных объектов и эволюции инженерных барьеров безопасности в хранилищах РАО с целью минимизации возможных рисков проникновения радиоактивных элементов в окружающую среду; в области радиационной химии: - электронно-лучевая технология синтеза функциональных материалов (катализаторы, лекарства, удобрения и т.п.), содержащих наночастицы металлов и обладающих необычными физико-химическими свойствами, а также электронно-лучевая 3D технология in situ наномодифицирования полимеров; - способы модифицирования механических, магнитных, электрических, каталитических, оптических и биологических свойств, а также повышения радиационной стойкости различных материалов, применяемых в ядерной энергетике, в космических исследованиях, в радиохимической и радиационно-химической практике; - новые технологии снижения устойчивости биологически-опасных веществ в воде, почве, сточных водах и выбросных газах по отношению к действию различного типа излучения (гамма-излучение, электроны, УФ-излучение); - механизмы радиационно-стимулируемого изменения физико-химических свойств веществ (масляные наполнители, стабилизаторы и красители в воде; полимерные прекурсоры, используемые в производстве углеродного волокна, и т.п.); - инновационные электронно-лучевые технологии применительно к производственным процессам (сшивка синтетических каучуков в производстве шинной продукции; получение водорода и метан-водородных смесей при переработке нефтяных газов; стерилизация изделий медицинского назначения и т.п.). Цель работы: получение на базе фундаментальных радиохимических и радиационно-химических исследований исходных данных для: 1) разработки инновационных методов обращения с ОЯТ и РАО, обеспечивающих безопасное и поступательное развитие атомной энергетики и ядерной медицины, 2) создания прорывных радиационных (электронно-лучевых) технологий получения новых материалов с заданными свойствами и функциями, 3) создания новых высокоэффективных, экономически выгодных и конкурентноспособных технологий электронно-лучевой переработки биомассы и полимерсодержащих отходов в высококачественное топливо и химические продукты. Метод или методология проведения работы: Фурье-преобразовательная инфракрасная (FTIR) и Рамановская спектроскопия; рентгенофазовый анализ (XRD); просвечивающая и растровая электронная микроскопия высокого разрешения; атомно-силовая и сканирующая знодовая микроскопия; энерго-дисперсионная спектоскопия (EDX); электронно-дифракционные методы анализа (SAED); термогравиметрический анализ; ядерный магнитный резонанс; рентгеновский спектральный микроанализ рентгеновского поглощения в околопороговом диапазоне (XANES); рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия (XPS); гамма-резонансная спектроскопия (эффекта Мэссбауэра); метод радионуклидной диагностики; вытеснительная комплексообразующая хроматография; вытеснительная хроматография под давлением; альфа-, бета- и гамма-спектрометрия; электронно-лучевое, термическое, фотохимическое и озонолитическое генерирование реакционно-способных интермедиатов; анализ конечных продуктов современными физико-химическими методами (химический анализ, спектрофотометрия, масс-спектроскопия, электронная спектроскопия и микроскопия и др.); адгезионно-прочностные испытания, математическое моделирование процессов. В 2022 г. на основании проведенных исследований получены следующие результаты: в области фундаментальной химии радиоактивных элементов: - впервые синтезированы и изучены новые комплексные соединения Tc и Re с тиомочевиной и ее производными. Установлено, что основными продуктами термического разложения комплекса [TcTu5Cl]Cl2 (Tu – тиомочевина) в диапазоне 200–600 ºС являются тяжелые и легкие фрагменты тиомочевины, среди которых основным является сероводород. Термическое разложение комплекса [TcTu6]Cl3×4H2O в Ar-H2 смеси до 1000 оС приводит к образованию соединения, в котором S и Tc находятся в атомном отношении близком к 1:1; - разработана принципиально новая методика получения координационных соединений Tc(V) посредством восстановления пертехнетата тиомочевиной в спиртовом растворе. Предложен механизм образования катиона [TcO2(Im)4]+; - впервые синтезирована серия из десяти новых хроматов U, Np и Pu, построенных из 1D-цепей или 2D-слоев. Все соединения являются новыми, хотя РСА показал, что они состоят из структурных единиц, известных в литературе для других соединений. Сделан вывод, что структурная роль хромат-иона не отличается от роли сульфат- и селенат-ионов в соединениях An(VI); - впервые синтезированы монокристаллы комплексов U(VI) с карбогидразидом состава [UO2(КГ)3]А2×nH2O (A – ClO4–, NO3–, ReO4–, Cl–; n = 0, 2, 3). Для синтезированных комплексов определена структура и исследовано термическое разложение в инертной и воздушной атмосфере. Установлено, что разложение комплексов с ClO4- и NO3- протекает быстро и сопровождается значительным тепловыделением. Наблюдаемое при разложении выделение тепла коррелирует с окислительной способностью анионов в структуре комплекса и уменьшается в ряду ClO4– > NO3– > ReO4– > Cl–; - впервые изучены процессы комплексообразования катионов 44Sc и 90Y с бипидиновыми лигандами с целью определения констант устойчивости образующихся комплексов, а также скорости мечения органических радиофармпрепаратов. Установлено, что при получении комплексов Sc и Y для достижения высокого выхода реакции получения меченного комплекса требовалось повышение температуры синтеза: при комнатной температуре получить меченные комплексы с РХЧ выше 90% не удавалось даже при выдерживании в течение одного часа. При этом комплекс 44Sc с РХЧ 97% получается за 5 мин при 65 °С, а комплекс 90Y с РХЧ 95% – за 15 мин при 65 оС. Сделан вывод, что для эффективного комплексообразования Sc и Y необходимо, чтобы отсутствие стерических препятствий для попадания катиона во внутреннюю полость лиганда, приводящие к замедлению кинетики комплексообразования; - методом квантово-химического моделирования впервые разработаны гипотетические структуры NДN`А, а также родственные структуры КМФО. Соединения NДN`А получены методом one-pot путем взаимодействия н-алкиламинов с дифенилфосфорилизоцианатом. Результаты квантово-химического расчета параметров по методу MESP показали, что комплексообразующие свойства соединений класса N-дифенилфосфорил-N-алкилмочевин выше, чем аналогичные свойства КМФО, за счет снижения торсионных углов Р=О и С=О, упрочнения структуры, сближения δ– на атомах кислорода лигандных групп, а также существенного увеличения ширины зоны MESP по сравнению с КМФО. Исследование экстракции U(VI), Am(III) и Eu(III) показало, что N-дифенилфосфорил-N’-n-октилмочевина, являясь высокоэффективным экстрагентом по отношению к целевым элементам – U(VI), Am(III) и Eu(III), практически не экстрагирует из водных растворов Cu(II) и Fe(III), что свидетельствует о ее достаточно высокой селективности. Сделан вывод, что N’-алкилзамещённые N-дифенилфосфорилмочевины являются высокоэффективными экстрагентами, способными извлекать An и Ln из азотнокислых растворов с высокими коэффициентами распределения, существенно превосходя при этом известные нейтральные моно- и бидентатные фосфорорганические экстрагенты различных типов; в области прикладной химии радиоактивных элементов: - исследованы подходы к регенерации экстракционной смеси 30% ТБФ в Изопар-М, на которой имитировали радиационно-химическую деструкцию в процессе переработки ОЯТ. Для регенерации деградированной смеси были использованы следующие методы: 1) промывка растворами карбонатов органических оснований; 2) перегонка водяным паром; 3) барботаж воздухом; 4) фракционная перегонка; 5) использование сепаратора колонного типа с верхней камерой разделения. Установлено, что разработанный способ регенерации с использованием потока воздуха показывает наибольшую эффективность в отношении восстановления параметра, определяющего температурный режим использования экстракционной смеси для целей обеспечения пожаровзрывобезопасности, и может быть применен в комбинации с промывкой водными растворами, позволяющими также удалять нелетучие продукты радиолиза; - впервые исследованы процессы окисления (волоксидации) основных компонентов толерантных топлив, таких как U3Si2 и сплавы U–10 масс. %. Mo, U–10 масс. %. Zr до температуры 1500 оС в воздушной атмосфере. Установлено, что основными продуктами волоксидации являются U3O8, MoO3, ZrO2 и SiO. Сделан вывод, что последующая обработка полученных смесей в атмосфере паров HNO3 позволит практически полностью отделить U от Mo, Zr и Si; - методом индукционного плавления в «холодном тигле» при температуре 1600–1700 °С синтезированы кристаллические материалы на основе фазы муратаита. Синтезированные образцы, содержащие Ce и Gd, облучены электронами (энергия 10 МэВ) до суммарной поглощенной дозы 100 МГр. Установлено, что в образце, содержащем по 5 масс. % Ce и Gd, до и после облучения преобладающей фазой является муратаит, присутствуют включения перовскита и примесь кричтонита. В образцах, содержащих по 10 масс. % Ce или Gd и повышенное содержание ZrO2, основной фазой является муратаит, имеются цирконолит и кричтонит, однако отсутствует перовскит. Отсутствие в облученных образцах изменений в положении и интенсивности пиков на рентгенограммах, а также смещения колебаний связей в ИК-спектрах позволило сделать вывод об отсутствии изменений фазового состава при внешнем облучении электронами; - впервые исследовано распределение цезия и стронция в камнелитых матрицах, полученных в результате сплавления базальта и силикагеля (далее – SiO2), содержащего нитраты цезия и стронция. В результате сплавления базальта с SiO2, содержащим CsNO3, при их исходном массовом отношении 5:1 образуются камнелитые матрицы, основными фазами которых являются Cr-Fe шпинель и стекло. Цезий практически равномерно распределен по фазе стекла, в то время как фаза шпинели практически не содержит цезия. При сплавлении базальта с SiO2, содержащим CsNO3, при их исходном массовом отношении 2:1 получаются матрицы, в которых помимо фаз Cr-Fe шпинели и стекла, присутствуют также фазы поллуцита, клинопироксена и Ti-содержащего магнетита. Основное количество цезия сосредоточено в фазе поллуцита, который концентрируется в участках, содержавших силикагель. Некоторое количество цезия содержится в стекле. Остальные кристаллические фазы этой матрицы цезия практически не содержат; - в результате сплавления базальта с SiO2, содержащим Sr(NO3)2, при их исходном массовом отношении 5:1 получены камнелитые матрицы, основными фазами которых являются Cr-Fe шпинель и стекло. При этом образуется два типа стекла, обогащенного по Ca или Sr. Стронций, в основном находится в фазах стекла. Фаза шпинели практически не содержит стронция. В состав камнелитой матрицы, образованной при сплавлении базальта и SiO2, содержащего Sr(NO3)2, взятых при исходном массовом отношении 2:1, помимо фаз Cr-Fe шпинели и двух стекол, входят также фазы магнетита и оливина. Стронций в основном концентрируется в фазах стекла. Фазы оливина, магнетита и Cr-Fe шпинели практически не содержат стронция; - смешением алюмината кальция, гипса, воды или 42,5% раствором NaNO3, бентонита или диатомита впервые получены и охарактеризованы цементные матрицы для иммобилизации радионуклидов цезия. Исследованы процессы, влияющие на прочность цементных матриц, и предложен способ снижения критического влияния реакции монтмориллонита с кузелитом на прочность матрицы; - разработаны научные основы нового подхода к деструктивной химической переработке катионообменной смолы Токем-308 (аналог КУ-2×8), основанный на ее газофазной обработке в нитрирующей атмосфере с последующей химической обработкой продуктов конверсии. Показано, что выдержка образцов Токем 308 в атмосфере «NOx–H2O(пары)–воздух» при температурах 403–443 К в течение 4–24 ч с последующим растворением продуктов конверсии в 0,5 моль×л–1 NaOH и озонированием полученных растворов позволяет провести эффективную утилизацию смолы Токем-308; - впервые исследовано влияние природы интеркаляторов (Pb, Co, Cd, Zn) на процессы разделения микроколичеств Tb и макроколичеств Gd методом вытеснительной комплексообразовательной хроматографии в присутствии комплексонов ЭДТА, ДТПА и НТА. Установлены следующие ряды эффективности интеркаляторов на разделение пары Tb-Gd: Co < Zn < Cd < Pb для ДТПА, Co = Zn < Cd для ЭДТА и Zn < Co < Cd для НТА; - разработана унифицированная методика определения значений коэффициентов распределения микроколичеств радионуклидов 137Cs и 90Sr на различных сорбентах. Создана база данных сорбционных характеристик различных материалов по отношению к радионуклидам Cs и Sr, что позволяет проводить обоснованный выбор наиболее эффективных сорбентов для очистки ЖРО сложного солевого и радионуклидного состава; - впервые исследована возможность применения нанофильтрационной мембраны NanoNF-1812 («РН Нанотех», г. Владимир, Россия) для очистки растворов сложного химического и радионуклидного состава. Установлено, что данные мембраны позволяют эффективно (> 95%) извлекать радионуклиды Sr, Co, Eu, U и Am, эффективность удаления радионуклидов Cs не превышает 50%; - проведено усовершенствование процесса электрохимического восстановления HNO3 путем добавления азотсодержащих оснований. Показано, что присутствие добавок гидразин-нитрата, карбогидразида и диформилгидразина практически не влияет на протекание процесса ЭХВ, но при этом полностью подавляет образование окислов азота. Сделан вывод, что метод ЭХВ HNO3 является весьма перспективным для безреагентного удаления HNO3 из ЖРО, в частности из водного рафината Пурекс-процесса и водно-хвостового раствора после сорбционного извлечения Pu; в области радиоэкологии: - впервые изучено поведение U, Np, Pu, Am и Tc при формировании биогеохимических барьеров в хранилищах ЖРО. Установлено, что Pu количественно поглощался из растворов на всех образцах почв как подвергшихся микробному росту, так и без микробиоты; Np и U извлекались из слабоминерализованного раствора в большей степени, чем из сильноминерализованного; Am сорбировался не полностью, в одинаковой степени на биогенных и абиогенных образцах. Изучение прочности связи An с коллоидным веществом, образующихся из почв и донных отложений, показало, что для почв и донных отложений связь An с коллоидным веществом снижается в ряду: Pu >> U >> Np. При формировании биогеохимического барьера в подземных водах процесс удаления Tc из жидкой фазы сопровождается его восстановлением, в котором важную роль играют как микроорганизмы, так и биогенные минералы, сформированные в процессе восстановления сульфата и Fe; - исследование гранулированных и порошковых материалов из глин БИК и САР показало, что использование гранул позволяет обеспечить улучшение реологических свойств (текучести) барьерного материала и предотвратить значительное уменьшения объема внутреннего барьера вследствие его самоуплотнения. Недостатком гранулированных материалов с размером частиц более 0,5 мм является более высокая, чем у порошков, пористость, что приводит к высокой водопроницаемости слабоуплотненных образцов. Решением может стать применение фракции гранулированного материала с размерами частиц от 0 до 0,5 мм или смесей гранул и порошков; - сравнение противомиграционных свойств порошков из глин БИК и САР позволяет сделать вывод, что оба материала обладают высокой сорбционной способностью по отношению к 137Cs, 238Pu, 241Am (степень сорбции превышает 99%) и 90Sr (степени сорбции более 80%). При этом из результатов селективной десорбции следует, что Sr прочнее фиксируется на образце глины САР, а Pu – на образце глины БИК. Для 233U и 237Np более эффективным сорбентом является порошковый материал из глины БИК (степень сорбции радионуклидов достигает 80–85%). Удерживающая способность по отношению к U также выше у порошка из глины БИК; - исследование сорбции Sr, U и Pu на образцах бентонитовой и каолиновой глин показало, что увеличение времени контакта твердой и жидкой фаз в процессе сорбционного взаимодействия не приводит к изменению сорбционной способности бентонитовой и каолиновой глин по отношению к радионуклидам Sr, U и Pu, однако приводит к возрастанию содержания прочнофиксированных форм 233U и 238Pu на глинистых образцах. Сделан вывод, что глинистые материалы ИББ обладают надежными противомиграционными свойствами по отношению к долгоживущим компонентам РАО; - исследована миграция 3Н, An и Tc в глинистых материалах и установлено, что основным механизмом миграции радионуклидов является диффузия компонентов в поровом растворе уплотненных глинистых материалов. Эффективные коэффициенты самодиффузии воды (HTO) и диффузии Tc в поровом растворе уплотненных образцов исследованных материалов ниже аналогичных параметров для бентонита Kunigel-V1 при сопоставимых плотностях скелета. Действительные коэффициенты диффузии сорбирующихся радионуклидов (90Sr, 137Cs, 233U) на 1–2 порядка ниже, коэффициентов самодиффузии воды, что свидетельствует о перспективности использования уплотненных глин САР и БИК в противомиграционных ИББ. Из анализа полученных результатов следует, что глина БИК в виде дисперсного материала с определенным гранулометрическим составом, обеспечивающим высокую текучесть и насыпную плотность, а также низкую водопроницаемость, может быть рекомендована для сооружения ИББ;   в области радиационной химии: - впервые рассмотрена и обоснована гипотеза о важной роли естественной радиоактивности как источника внутренней энергии в эволюции ранней Земли. Показано, что распад долгоживущих изотопов 232Th, 238U, 40K в Мировом океане инициировал оксигенацию гидро- и атмосферы, а также процесс абиогенеза. Рассчитаны содержание изотопов в океане и кинетика их распада, значения поглощенной дозы и мощности дозы, а также эффективность радиолиза морской воды в зависимости от времени; - впервые предложен и обоснован метод определения концентрации атомов Ag в наночастицах гидрозолей по межзонному оптическому переходу в УФ области оптического поглощения металла. Спектр представляет собой широкую полосу с размытым нечетким плечом при ~250 нм, возрастающую по интенсивности в сторону коротких длин волн и переходящую в области длинных волн ≥ 300 нм в поглощение локализованного плазмонного резонанса. Установлено, что наночастицы Ag ингибируют бактерии Escherichia coli и подавляют рост клеток при концентрациях ~1×10–6–1×10–4 моль/л; - впервые синтезированы наночастицы Fe(0) методом фотохимического восстановления Fe(III) в изопропиловом спирте. Процесс протекает поэтапно, путем образования Fe(II) и его последующего восстановления до Fe(0). Частицы металла имеют сферическую форму, размер (2,9 ± 0,5) нм и узкое распределение по размерам; - исследованы радиолитические превращения различных органических соединений (ацетилацетон, октафторпентанолформаль, пищевые красители Е102, Е104, Е122, Е124, Е129, Е132, Е133, Е142, Е151 и Е155). Предложены механизмы их превращений под действием ионизирующего излучения. Сделан вывод о перспективности использования электронно-лучевой очистки окрашенных сточных вод в сочетании с пост-радиационной биологической очисткой; - исследованы адгезионные свойства поверхности радиолитически окисленных порошкообразных ПЭ и ПП на воздухе и в трехфазных дисперсных системах, включающих воду или водный раствор муравьиной кислоты. В случае ПЭ более высокая стабильность окисленного слоя достигается при облучении в воде, содержащей муравьиную кислоту. В случае ПП присутствие воды в воздушном потоке, а также пост-радиационный нагрев пленки, облученной в потоке воздуха без воды, увеличивают наблюдаемую адгезию. Установлено, что эффективное радиолитическое окисление порошкообразного пластика может быть осуществлено также при его диспергировании в водо-воздушной смеси; - впервые исследовано влияние радиационно-стимулируемого окисления ПВХ и ПЭТФ на прочность цементно-пластиковых композитов. Установлено, что при облучении пластика возможно образование кислотных продуктов радиолиза или протекание радиационно-стимулируемого окисления. Это подкисление пластиков (образование органических кислот) может оказывать негативное влияние на прочность цемента или бетона при создании композитов. Сделан вывод, что приоритетной задачей является поиск путей радиационного модифицирования поверхности пластика, не приводящих к образованию кислотных продуктов, или же путей экономичной нейтрализации кислотных продуктов; - для оценки возможности применения перовскитов в полях ионизирующих излучений были проведены исследования по влиянию воздействия ускоренных электронов на их основные характеристики. В качестве объектов исследований были использованы кристаллы перовскита типа MAPbBr3. Установлено, что, несмотря на относительно большую дозу облучения (25 МРад), структурные и оптические свойства кристаллов в целом изменились незначительно. Сделано заключение, что кристаллы MAPbBr3 достаточно стабильны и могут быть использованы для детектирования частиц высоких энергий; - исследованы радиационные изменения чувствительности емкостных датчиков относительной влажности на полимерной основе после облучения нейтронами, электронами и протонами. Установлено, что после облучения электронами 5 МэВ и протонами 20 МэВ наблюдается уменьшение верхнего предела измеряемых значений относительной влажности. В то же время чувствительность при низком уровне относительной влажности практически неизменна. После облучения поглощенной дозой 30 кРад отсечка относительной влажности составляет 85% от максимального значения, после 60 кРад – 40%; - для эффективности непрерывного контроля валидированных режимов работы радиационно-технологической установки (энергия и ток пучка, длительность импульса, частоты посылок, частота и амплитуда развертки пучка, равномерность пучка по ширине развертки, скорость конвейера) разработана оригинальная методика создания программно - аппаратного комплекса автоматизированного управления ускорителем для модернизации облучающих установок. В 2023 г. на основании проведенных исследований получены следующие результаты: в области фундаментальной химии радиоактивных элементов: - cинтезированы восемь новых соединений типа CatnTcHal6, где Cat = диметиламмоний, тетраметиламмоний, кофеиний, бензотиазолий, никотинамидий, пиразолий, Hal = Cl, Br, с помощью метода РСА установлена их кристаллическая структура. Установлена их термическая стабильность и предполагаемые стадии процесса термолиза; - синтезирована серия новых комплексов U с циклопропанкарбоновой кислотой. Установлены их кристаллическая структура. Показано, что природа внешнесферных катионов не влияет на координацию центрального атома урана циклопропанкарбонат-ионом; в области прикладной химии радиоактивных элементов: - впервые установлено, что в результате сплавления базальта с SrO получаются матрицы, содержащие в качестве основных фаз стекло и клинопироксен. Стронций частично замещает кальций в клинопироксене, но большей частью обогащает расплав, контактирующий с кристаллизующимся клинопироксеном. При остывании этого расплава образуется стекло, содержащее до 31 масс. % SrO. Основная масса стекла, образовавшегося из первичного расплава, содержит 21 масс. % SrO; - впервые показано, что в результате сплавления базальта с оксидами редкоземельных элементов (РЗЭ) MxOy: CeO2, Nd2O3, Gd2O3, взятых в массовом отношении 4:1 и 2:1, образуются камнелитые матрицы, главными постоянными фазами которых являются стекло и клинопироксен; - впервые установлено, что при сплавлении базальта и U3O8, взятых в исходном массовом отношении 1:1, получилась КЛМ, основными фазами которой являются UO3, CaU3O10, (Al,Cr,Fe)2U2O9, плагиоклаз и урансодержащее стекло. Также в матрице в небольших количествах присутствуют титаномагнетит и периклаз. В наиболее концентрированной форме уран выделился в виде оксидной кристаллической фазы UO3, а также соединений CaU3O10 и (Al,Cr,Fe)2U2O9; - новый подход деструктивной химической переработки, основанный на ее газофазной обработке в нитрирующей атмосфере с последующей химической обработкой продуктов конверсии применен к гранулированной катионообменной смолы КУ-2х8-M (M – Cs, Ni, Cu, Fe, Nd, U). Показано, что выдержка образцов КУ-2×8-M (M – Cs, Ni, Cu, Fe, Nd, U) в атмосфере «HNO3(пары)–воздух» при температурах 403–443 К в течение 8 и 24 ч с последующим растворением продуктов конверсии в 0,5 моль×л–1 NaOH и озонированием полученных растворов позволяет провести эффективную утилизацию смолы КУ-2×8-M (M – Cs, Ni, Cu, Fe, Nd, U); - метод ВКХ в присутствии ионов интеркаляторов позволяет производить эффективное разделение микроколичеств тербия и макроколичеств гадолиния. Определены оптимальные условия хроматографического разделения пары тербий-гадолиний. Разработанный метод позволяет проводить отделение микроколичеств тербия от макроколичеств гадолиния с выходом близким к 100%; - сформирована база данных значений коэффициентов распределения радионуклида 137Cs на различных типах природных алюмосиликатов; - синтезирован сорбент на основе модифицированного ферроцианида никеля марки Ферсал обладающий высокими сорбционно-селективными характеристиками по отношению к цезию в щелочных растворах с концентрацией гидроксида натрия до 2 моль/дм3, а также в модельном растворе, имитирующем осветленную фазу высокоактивных отходов (ВАО) ФГУП «ПО «Маяк»; в области радиоэкологии: - разработаны составы инъекционных смесей на основе бентонитовых и бентонитоподобных глин для сооружения инженерных барьеров безопасности по технологии струйной цементации (jet-grouting). Определены оптимальные соотношения глин месторождений Динозавровое, Сарайбашское и Биклянское и модифицирующих добавок в инъекционных смесях. Проведены испытания разработанных инъекционных смесей при сооружении опытных скважин по технологии jet-grouting. По фильтрационным и диффузионным характеристикам все испытанные инъекционные материалы пригодны для сооружения инженерных барьеров по технологии jet-grouting; - проведены результаты исследований противомиграционных и противофильтрационных свойств образцов полиминеральной глины, отобранных из барьера приповерхностного хранилища РАО, после долговременного взаимодействия с техногенно-измененными водами. Показано, что в результате воздействия солесодержащего щелочного декантата увеличивается содержания монтмориллонита в Na форме в верхних слоях барьера, что приводит к повышению его сорбционных свойств и снижению водопроницаемости; - получены характеристики экзотермических реакций, протекающих в азотнокислых растворах АГК. Установлено влияние концентрации азотной кислоты и дозы облучения на термическую стабильность растворов АГК. в области радиационной химии: - впервые исследована радиационная стойкость жидкого гексафторацетилацетона, востребованного в современных и перспективных методах разделения радионуклидов, а также в электронно-лучевом формировании металлических наноструктур на поверхности материалов. Доказана, что в индивидуальном состоянии, он обладает вдвое более высокой радиационной стойкостью и втрое меньшим ассортиментом радиолитических продуктов по сравнению с ацетилацетоном. Однако при радиолизе экстракционных систем в присутствии углеводородов и спиртов, радиационная стойкость может понижаться за счет образования свободной HF; - на примере сравнительного радиолиза фторированных и нефторированных соединений (кетонов и эфиров) впервые доказано, что ассортимент первичных радиолитических продуктов резко сужается вследствие сочетания таких факторов, как: а) расширение радиуса кулоновского взаимодействия ионов, б) снижение мобильности анион-радикалов, в) усиление эффекта «клетки» и г) повышение способности концевых заместителей к тушению возбуждения (замена –СН3 на –CF3); - впервые доказано, что электронно-лучевая обработка мутагенных органических соединений с сопряженными связями приводит к полному устранению мутагенности (уменьшению мутагенной активности до уровня спонтанного мутагенеза). Для окрашенных соединений снижение окраски, токсичности и мутагенности происходит параллельно и обусловлено одними и теми же радикальными процессами. Вышеописанное обезвреживание состоит из одной, радиолитической, стадии и не требует специальной подготовки раствора, что привлекательно с точки зрения использования электронно-лучевой обработки в крупнотоннажной очистке сточных вод. На сегодня это единственный практический способ необратимого устранения мутагенности; - впервые разработаны практические режимы радиолитического повышения совместимости пластиков и цементных матриц, обеспечивающие не только гидрофилизацию пластикового наполнителя, но и отсутствие поверхностных реакций в цементе, локально ухудшающих его схватывание. Существенному росту прочности цементно-полимерных композиций способствует облучение пластика в водо-воздушной смеси или пост-радиационное подщелачивание пластика. Разработанные технические решения соответствуют высокой производительности и безопасности электронно-лучевой гидрофилизации пластиковых наполнителей; - впервые предложен и обоснован электрохимический механизм окислительного растворения наночастиц серебра в водных растворах. Согласно предложенной модели, стандартный электродный потенциал наночастицы уменьшается при уменьшении её размера, что увеличивает электродвижущую силу окислительного растворения серебра. Установлена пропорциональная зависимость растворимости наночастиц от величины их стандартных потенциалов. Чем меньше размер частицы, тем меньше ее потенциал и тем больше скорость окислительного растворения в водной среде. В процессе окисления происходит агрегация AgNP с постепенным уменьшением потенциала до величины, свойственного массивному металлу; - впервые при облучении ускоренными электронами вакуумированного водного раствора 0,1 М Tl2SO4 в 1 М CH3OH без стабилизаторов получен коллоидный раствор наночастиц металлического таллия. Определен пострадиационный выход водорода, равный G = 0,284 ± 0,025 молекул/100 эВ. Изучено выделение металлического высокопористого таллия при рН от 4,5 до 12,5. Выход при рН = 11,9 составил G = 3,36 молекул/100 эВ. Установлено, что при рН ≤ 11,3 золь таллия окисляется и переходит в раствор, а при рН > 11,3 он устойчив. - впервые восстановительные потенциалы пары M2+/M0 переходных металлов Mn, Fe, Co, Ni, Cu и Zn рассчитаны из их стандартных электродных потенциалов в воде за вычетом стандартной молярной энергии Гиббса образования атомов в газовой фазе ΔfG0(M_gas^0) и энергии их гидратации в растворе ΔfG0(M_aq^0). Потенциалы равны, В: -2,503 для Mn0, -2,454 для Fe0, -2,333 для Co0, -2,335 для Ni0, -1,291 для Cu0 и -1,335 для Zn0. Показано, что реакция дисмутации ионов в промежуточном состоянии окисления M+ с образованием атома M0 термодинамически выгодна в объеме раствора только для цинка. В 2024 г. на основании проведенных исследований получены следующие результаты: в области фундаментальной химии радиоактивных элементов: - впервые получены и исследованы перренаты и пертехнетаты гистидиния. Перренат гистидина содержит анион···анионные взаимодействия, включая описанные впервые C–O···Re(O4) между карбоксильной группой и атомом рения аниона перрената. Пертехнетат является вторым примером сочетания технеция с этой аминокислотой, а оба соединения, описанные в данной работе, являются первыми примерами структур тетраэдрических анионов переходных металлов с гистидином; - впервые синтезированы и изучены комплексы шестивалентных трансурановых элементов (Np, Pu) с хромат- и молибдат-анионами. Методом спектрофотометрии исследовано комплексообразование нептунила и плутонила с хромат- и молибдат-анионами в растворах и показано, что в процессе интерпретации спектров необходимо учитывать изменения хромат- и молибдат-анионов, поскольку во многих случаях форма их существования существенно изменяется при изменении состава растворов, в частности, рН и общей концентрации аниона, особенно в случае молибдат-иона, который склонен к полимеризации в кислых средах; - изучена кинетика восстановления шести- и четырёхвалентного плутония карбогидразидом и диформилгидразином в растворах хлорной кислоты. Определены константы скорости, порядки реакций восстановления указанными восстановителями по плутонию и по ионам водорода. Для шестивалентного и для четырехвалентного плутония порядок реакции по протонам оказался практически одинаковым и равным -1,2. Отрицательный порядок по реагенту указывает на сложный механизм реакции и связан, по-видимому, с протонированиемаминной группы восстановителя в условиях проведения эксперимента, то есть в кислой среде; - синтезированы более десяти новых комплексов Тс(V) с пиразином, содержащих гомологичные алкоксилиганды, для которых определена кристаллическая структура. Проведен анализ поверхностей Хиршфельда для описанных соединений и установлено, что с увеличением длины углеводородного заместителя от CH3 до С10H21, процент взаимодействий H···H в кристаллах увеличивается от 28% до 59%; - синтезированы и проанализированы с использованием pXRD, TGA, УФ-видимой спектроскопии и методов SCXRD карбоксилат Tc(VII) состава C2F3O5Tc (1) и 2 карбоксилатных кластера в форме колеса Tc(IV) состава Tc8(μ-O)8(CF3COO)16 и Tc8(μ-O)8(C6H5COO)16; - впервые выделен и структурно охарактеризован ряд комплексов азида, дицианамида и дицианогуанидината Np(V) с молекулярными N-донорными лигандами. Установлено, что все указанные анионы могут выступать как в роли монодентатных, так и бидентатно-мостиковых лигандов; в области прикладной химии радиоактивных элементов: - установлена возможность иммобилизации урана в камнелитых матрицах, полученных в результате сплавления базальта и урансодержащего перлита марки М150. Показано, что в результате сплавления базальта и урансодержащего перлита марки М150 при температуре 1623 К на воздухе в течение 5 ч образуются камнелитые матрицы, основными фазами которых являются две, разные по составу Cr-шпинели, урансодержащее стекло и дендритовидные алюмосиликатные кристаллы. Скорость выщелачивания урана из сплава базальта c урансодержащим перлитом М150 в H2O после 28 сут составляет 2,0×10–8 г/(см2×сутки); - впервые показана возможность химической переработки мелкодисперсных порошков деструктурированной катионообменной смолы КУ-2×8, содержащей Ni, Cu, Nd, Fe и U, путем ее выдержки в газовой фазе паров азотной кислоты. Выдержка мелкодисперсных порошков деструктурированной смолы КУ-2×8-M (M – Ni, Cu, Nd, Fe, U) в атмосфере «HNO3(пары)–воздух» при температурах 403 и 423 К в течение 24 ч с последующим растворением продуктов конверсии в 0,5 моль×л–1 NaOH и озонированием полученных растворов позволяет провести эффективную утилизацию мелкодисперсных порошков деструктурированной смолы КУ-2×8-M (M – Ni, Cu, Nd, Fe, U); - исследование экстракционной способности синтезированных соединений ряда N-моно- и N,N-дизамещённых Р,Р-дифенилфосфорилсодержащих КЭФО по отношению к актинидам и лантанидам показало, что такие лиганды являются эффективными экстрагентами как 4f-, так и 5f-элементов: степень извлечения за одну стадию в случае актинидов достигает ~85%, а для лантанидов доходит до ~92%. Выявлены основные элементы структуры Р,Р-дифенилфосфорилированных КЭФО, наличие которых в молекулах лиганда обеспечивает достижение соответствующими соединениями высокой эффективности экстракции по отношению либо к актинидам, либо к лантанидам; - с использованием унифицированной методики определения сорбционных характеристик различных сорбентов определены значения коэффициентов распределения микроколичеств радионуклида 90Sr широкого круга сорбционных материалов в растворах солей натрия и кальция, на базе которых создана базы данных сорбционно-селективных характеристик сорбентов по отношению к радионуклиду стронция; - установлено, что наилучшими сорбционно-селективными характеристиками по отношению к цезию осветленной фазы накопленных щелочных высокоактивных отходов ФГУП «ПО «Маяк» обладает сорбент Ферсал. При сорбции в статических условиях значения коэффициента распределения (Kd) 137Cs на сорбентах Ферсал и РФС-И составляют 2300 и 730 см3/г соответственно. При сорбции цезия в динамических условиях ресурс сорбентов Ферсал и РФС-И до достижения 1%-го проскока по цезию составляет 140 и 85 колоночных объемов (к.о). а максимальный коэффициент очистки – 104 и 103 соответственно; - показано положительное влияние повышения температуры и снижения размера зерна сорбента на величину ВЭТТ. Выявленные закономерности позволят определить условия более эффективного разделения близких по свойствам элементов, например, радиоактивных РЗЭ и ТПЭ; - предложен инновационный способ переработки кубовых остатков АЭС, включающий смешение кубовых остатков с пористым углеродсодержащим носителем, прокалку смеси и отверждение прокаленного остатка методом цементирования или остекловывания. Данный метод значительно упростить технологию переработки РАО и снизить объем образующихся вторичных радиоактивных отходов; - показана возможность удаления азотной кислоты из модельного раствора, имитирующего рафинат Пурекс-процесса, с использованием проточного диафрагменного электрохимического элемента производства ЗАО «Институт электрохимических систем и технологий Витольда Бахира». Определены основные электрохимические параметры процесса: удельное количество электричества, затраченное на разложение 1 г азотной кислоты и выход по току. Сделан вывод о перспективности электрохимического метода удаления азотной кислоты из жидких радиоактивных отходов радиохимических производств, в частности, из рафината Пурекс-процесса; - показано, что радиоактивные отходы (РАО), содержащие нитраты щелочных металлов, выгоднее включать в гиббситово-кузелитовые матрицы, которые даже без внесения сорбента удовлетворяют требованиям к цементированным РАО как по прочности, так и по выщелачиванию радиостронция. При отверждении РАО, содержащих нитраты и бораты щелочных металлов, качественные матрицы получаются при применении портландцемента и внесении сорбента, селективного к стронцию. Введение сорбента на основе Mn(III, IV)Ox в состав цемента позволяет снизить выщелачивание стронция из портландцементных матриц до приемлемого уровня; в области радиоэкологии: - исследовано влияние на устойчивость и сорбционно-диффузионные характеристики глинистых барьерных материалов техногенных процессов, происходящих при долговременной эксплуатации пунктов хранения/захоронения РАО. - проведены термодинамические расчеты изменения фазового состава барьерных материалов и экспериментальные исследования диффузионных и сорбционно-емкостных свойств глинистых материалов. Рассчитаны равновесные фазы эволюции материалов внутреннего барьера в физико-химических условиях хранилища РАО; - определены коэффициенты распределения радионуклидов (90Sr, 137Cs, 233U, 237Np, 238Pu и 241Am) и их формы нахождения на глинистых материалах в присутствии техногенно-измененных подземных вод, а также эффективные и действительные коэффициенты диффузии радионуклидов (3Н, 90Sr, 99Tc, 233U) через уплотненные глинистые образцы. - установлено, что полиминеральный каолинит-монтмориллонитовый материал более химически устойчив к воздействию подземных вод, насыщенных продуктами деструкции бетона и выщелачивания глин. При использовании полиминеральных глин сохранение противофильтрационной функции ИББ прогнозируется на срок не менее 1,5 тысячи лет при более длительном сохранении противомиграционных свойств; - на основании исследования сорбционно-емкостных свойств барьерных смесей с повышенным содержанием монтмориллонита показано, что предложенное увеличение содержания монтмориллонита в барьерных материалах позволяет повысить катионообменную емкость и коэффициенты распределения наиболее мобильных радионуклидов; - установлено, что наиболее значимыми преобразования минеральной компоненты глинистых материалов ИББ являются трансформационные преобразования смектит-иллито-подобных фаз, уменьшение размеров иллита, частичная деструкция слоистых силикатов и растворение карбонатов; - выявлены три процесса биогенного воздействия: образование полисахаридной биопленки, изменение элементного состава пород вследствие выщелачивания биологически важных компонентов и отложение новых биогенных минеральных фаз; - установлена прямая зависимость увеличения потребления нитратов и площади микробной биопленки на грунтах, связанное с тем, что в полисахаридном матриксе биопленок микроорганизмы более защищены от стрессовых факторов, в том числе от высоких концентраций нитрита после первой стадии денитрификации; в области радиационной химии: - разработаны научные и технологические основы нового метода обезвреживания этиленгликоля и глицерина в сточных водах аэропортов, отличающегося от альтернативных методов низкими энергозатратами (≤1 кВт∙ч/м3) и высокой производительностью (≥ 13000 м3/кВт в год). Метод является экологически-безопасным и основан на химических реакциях, инициируемых пучком ускоренных электронов; - обоснована инновационная конфигурация облучателя для крупнотоннажного электронно-лучевого обезвреживания сточных вод в струйном режиме при двухстороннем облучении, обеспечивающая наиболее равномерную и компактную обработку при скорости выше 1 м/с. Определено пространственное распределение энергии электронов в высокоскоростной струе в зависимости от угла облучения. Предложены варианты одновременного облучения двух и четырех водных струй одним ускорителем; - впервые определены продукты деградации возбужденных и ионизованных молекул алкилсалицилатов, перспективных для селективного разделения катионов щелочных металлов (Li, Na, K). Суммарные выходы продуктов радиолиза составляют 0,1–0,3 мкмоль/Дж, что указывает высокую радиационную стойкость алкилсалицилатов в практической экстракции из радиоактивных сред. Обоснован механизм радиолитических превращений функциональных групп и показана ключевая роль алкильных групп в радиационно-индуцированном изменении защитных, экстракционных и гидролитических свойств салицилатов; - установлено, что экзотермические реакции в азотнокислых растворах КГ начинаются при концентрации азотной кислоты 3 моль/л и с увеличением концентрации кислоты их интенсивность возрастает. Стартовые температуры экзотермических реакций с участием КГ не превышают значений 90–96 С, что соответствует температурам упаривания растворов. Это означает, что основная часть КГ прореагировала до достижения этой температуры без значительного увеличения тепловыделения. Увеличение концентрации КГ и возникновение теплового взрыва в данной системе маловероятны. При облучении содержание КГ в растворе уменьшается, что приводит к снижению интенсивности экзотермических процессов, и при дозе 500 кГр падение основных характеристик достигает 70%. Независимо от дозы облучения экзотермический процесс в адиабатическом режиме описывается уравнением Аррениуса 1-го порядка; - получены экспериментальные образцы Ag-модифицированных пленок ПЭТФ под воздействием гамма-излучения при изменении за счет объема водной фазы в мицеллярной системе баланса конкурирующих процессов: радиационно-химического синтеза наночастиц металлов внутри пулов мицелл и деструкции поверхности полимерной матрицы в ходе внешнего взаимодействия мицелл с субстратом; - проведено исследование радиационной устойчивости обратномицеллярных систем [H2O/AOT/изооктан], CАОТ = 0,15 М/дм3 с разными числами гидратации при поглощенной дозе гамма-облучения 59 кГр; - получены данные, подтверждающие сохранение водными мицеллами-«нанореакторами» в диапазоне значений параметра ω0 от 1,0 до 16,0 экранно-ограничительных функций при ɣ-облучении (50 кГр) и, как следствие, о сохранении влияния параметра ω0 (коэффициента солюбилизации) исходных мицеллярных систем на размеры и форму наноструктур, получаемых в ОМР радиационно-химическим методом; - получено подтверждение возможности разработки перспективных ω0-зависимых регламентов в радиационно-химических ОМР-технологиях; - установлено, что глубоко ультрафиолетовые (ГУФ) светодиоды AlGaN (270 нм) более устойчивы к электронному облучению 5 МэВ (до флюенса 4,5×1016 см–2), чем их аналоги InAlGaN, излучающие в зеленом, синем и ближнем УФ; - показано, что диоды на двойной полиморфной структуре γ/β-Ga2O3 демонстрируют гораздо более высокую устойчивость к протонному излучению (вплоть до флюенса 1×1015 см–2) по сравнению с обычными диодами из β-Ga2O3; - найдено, что диоды с гетеропереходом p-NiO/n-Ga2O3 демонстрируют гораздо большие изменения своих свойств при облучении протонами с энергией 1,1 МэВ, чем диоды Шоттки, изготовленные на том же материале; - установлено, что СВЧ фильтр на основе высокоомного кремния характеризуется высокой стойкостью к воздействию электронов с энергией 5 МэВ до значений поглощенной дозы не менее 150 Мрад; - показано, что радиационно-термическая обработка субмикронных КМОП микросхем (АЦП и микроконтроллеров), включающая облучение электронами с энергией 6 МэВ (3000 кГр) и термический отжиг (180 оС, 2 ч), обеспечивает неизменность основных электрических параметров микросхем при значительном уменьшении времени жизни неосновных носителей заряда в объеме кристалла; - установлено, что применение РТО позволяет снизить сечение тиристорного эффекта в микроконтроллерах в 6–10 раз при воздействии протонов с энергией 22 МэВ и 1000 МэВ, соответственно, и снизить амплитуду ионизационного отклика; - создано имплементировано устройство, позволяющее управлять вольтметром В7-40 при помощи компьютера для автоматического контроля множества цепей и фиксации данных работы установки. Устройство является универсальным и может применяться для автоматизации любых лабораторных систем, в которых требуется снятие и фиксация множества данных в автоматическом режиме, что особенно важно для очень быстрых или очень медленных химических или физических процессов; - разработан имплементирован программно-аппаратный комплекс, объединяющий возможность планирования, исполнения и контроля процесса радиационного эксперимента; - показана имплементирована возможность расчета доз облучения в программе LinacRad 1.8 для объектов, расположенных под любым углом; - установлено, что стронций-содержащее натрий-алюмо-железофосфатное cтекло, рассматриваемое для иммобилизации РАО, остается аморфным, не содержит кристаллических фаз и неоднородностей ликвационного типа при его облучении ускоренными электронами (с энергией электронов – 10 МэВ) до поглощенной дозы 108 Гр; - показано, что решающую роль в появлении жизни на Земле играл радиолиз воды как в Мировом океане, так и в земной коре, который инициировал образование кислорода и водорода, пребиотических молекул и органического вещества. Источником энергии для синтеза и накопления органических веществ были природные радиоактивные изотопы. В Мировом океане определяющее влияние на эти процессы оказывал распад 40K, а в земной коре тяжелые радиоактивные изотопы 235U; 238U и 232Th. Исходным источником органического вещества были разнообразные продукты вулканической деятельности планеты (СО, СН4, HCHO, HCN и многие другие), а также углеродсодержащие соединения в составе земной коры (карбонатные породы, C, CO, CO2, CH4 и другие); - установлено, что восстановительные потенциалы атомов переходных металлов заметно смещены в отрицательную область в сравнении с потенциалами металлов в компактном состоянии. Это свойственно одновалентным металлам с электронными конфигурациями внешних оболочек d10s1 (11 ряд элементов – Cu, Ag and Au), d10s2p1 (13 ряд – Ga, In and Tl), двухвалентным металлам с электронной конфигурацией d10s2 (12 ряд – Zn, Cd and Hg), а также переходным двухвалентным металлам IV периода с конфигурацией d5+ns2 (Mn, Fe, Co, Ni, Cu and Zn, где n от 0 до 5). Смещение потенциалов составляет примерно 1–2 В, что свидетельствует о существенном изменении свойств переходных металлов при переходе от компактного электрода к атомно-молекулярному состоянию. В состоянии атомов даже «благородные» металлы (Ag and Au) проявляют высокую химическую активность как мощные восстановительные агенты (потенциал около -2 В); - исследована каталитическая активность атомов золота в углах и на краях наночастиц золота в реакции изотопного обмена H2-D2 и сделан вывод о наличии двух типов каталитических центров реакции изотопного обмена водорода на поверхности наночастиц золота, которые обусловлены низкокоординационными атомами на краях и в углах. Каталитическая активность атомов золота в углах примерно в 40 раз выше, чем у атомов золота на краях; - показано, что в водных растворах наночастицы серебра в присутствии кислорода подвергаются окислительному растворению, при этом данный процесс сопровождается агрегацией наночастиц; - установлено, что антибактериальная активность (токсичность) прямо пропорциональна удельной поверхности наноразмерного серебра. Чем меньше размер частицы, тем больше удельная поверхность дисперсии и тем более эффективно серебро ингибирует развитие бактериальной микрофлоры. Область применения (рекомендации по внедрению): - глина Биклянского месторождения в виде дисперсного материала с определенным гранулометрическим составом, может быть рекомендована для сооружения инженерных барьеров безопасности. - разработаны оптимальные составы инъекционных смесей для сооружения опытных скважин по технологии jet-grouting; определены коэффициенты распределения радионуклидов (60Co, 90Sr, 137Cs, 233U, 237Np, 239Pu, 241Am) на порошках исходных смесей и образцах, отобранных из скважин после опытных испытаний по инъектированию разработанных материалов, формы нахождения радионуклидов, сорбированных на опытных образцах, эффективные коэффициенты диффузии трития через уплотненные глинистые образцы, деформационные и фильтрационные характеристики инъекционных материалов. На основании полученных результатов установлено, что по фильтрационным и диффузионным характеристикам все испытанные инъекционные материалы пригодны для сооружения инженерных барьеров по технологии jet-grouting; - кристаллы перовскита типа MAPbBr3 могут быть использованы в качестве детектирования частиц высоких энергии в полях ионизирующих излучений в виду устойчивости и высокой стабильности структурных и оптических свойств при относительно больших дозах облучения (до 25 МРад); - методы электронно-лучевой обработки красителей водных стоков от органических соединений и пластиковых отходов могут быть внедрены в промышленное использование; - результаты исследований радиационно-химических превращений различных органических соединений (ацетилацетон, октафторпентанолформаль, пищевые красители и др.) перспективны для использования электронно-лучевой технологии для очистки окрашенных сточных вод в сочетании с пост-радиационной биологической очисткой; - разработана технология дезактивации отработанного оборудования АЭС. Совместно с ГНЦ ТРИНИТИ проведены испытания на модельных объектах. Показан высокий коэффициент дезактивации (200–1000). Проведены переговоры с АО «ОДЦ УГР» г. Северск, о проведении в 2024 г. опытных испытаний на площадке завода; - разработана технология переработки ПЭТФ полимеров (бутылок с полигонов, отходов производства) обработкой отходов парами азотной кислоты при 130 oС с получением товарной терефталевой кислоты. Разработан и изготовлен стенд, позволяющий проводить исследования параметров обработки ПЭТФ – крошки и получения из нее терефталевой кислоты. Объем основного оборудования 30 л. Стенд позволяет проводить обработку как полимерных, так и неорганических материалов в парах азотной кислоты; - разработана технология активации углеродных материалов углекислым газом позволяющая получать микропористые угли с емкостью 1100 мл/г бензола и выше (площадь 1500–2000 м2/г). Спроектирована и изготовлена вращающаяся печь активации с t = 1100 оС. - разработан эффективный экспресс-метод для определения молекулярной массы (Мс) нитроцеллюлозы (НЦ). Для этого впервые был применен метод динамического рассеяния света. Показано, что нефракционированный коллоксилин с полимодальным распределением Мс имел дискретные значения массы 87,3 ± 14,1, 28,3 ± 7,3 и 0,54 ± 0,17 кДа, в то время как традиционный вискозиметрический метод определял только интегральную среднюю массу 56,7 ± 5,8 кДа; - на основе анализа опубликованных экспериментальных данных предложено новое выражение для модели растворимости газа Weisenberger-Schumpe в растворах электролитов. Методами нелинейной оптимизации найдены параметры новой модели для 38 ионов и 22 газов, в том числе и атмосферных. Обновлённая модель позволяет более точно определять значения констант Сеченова для водных растворов электролитов и их смесей с концентраций до 2 M в интервале температур от 0 до 90 °C. Модель приемлема для использования в технологиях с концентрированными водными растворами электролитов.