1.4.2 Тритий ядерных хранилищ

В 2000-2005 годах проводилась оценка содержания трития в зоне строго режима и районе расположения Благовещенского, Нижегородского, Мурманского, Свердловского и Челябинского спецкомбинатов Радон.

Контакт воды с РАО в емкости хранилищ ТРО приводит к образованию жидких тритиевых отходов. Тритий выходит за пределы хранилища твердых радиоактивных отходов и обнаруживается в воде контрольных скважин санитарно-защитной зоны предприятия в количествах превышающих не только фоновые значения, но и уровень вмешательства, достигая в отдельных случаях уровня тритиевых отходов.

Однако это не привело к загрязнению тритием поверхностных водоемов и источников питьевого водоснабжения в пятикилометровой зоне расположения спецкомбинатов.

Спецкомбинаты Радон представляют потенциальную опасность загрязнения окружающей среды тритием и нуждаются в радиоэкологическом мониторинге трития как в санитарно-защитной зоны, так и за ее пределами.

1.5 Химические и физические свойства бериллия

Бериллий – стратегический металл, необходимый для ядерной и аэрокосмической промышленности и используемый в производстве телекоммуникационного оборудования. В настоящее время имеющиеся потребности России в бериллии удовлетворяются за счет импорта.

Продукция проектной компании сможет покрыть весь отечественный спрос, что позволит обеспечить 100 % выполнение государственных заказов и коммерческих поставок для всех отраслей промышленности в России, в том

числе для космической отрасли в рамках Федеральной космической программы (рост 7.5 % в год), гражданской и военной авиации (рост 6.5 % в год), развивающегося автомобилестроения (рост 2.5 % в год), телекоммуникационной отрасли (рост 10 % в год).

К 2015 году объем мирового рынка бериллия в количественном выражении достигнет 465 тонн. Планируется, что доля проектной компании к этому моменту, в пересчете на чистый бериллий в металлическом эквиваленте, будет составлять порядка 24 %. Основные драйверы роста – увеличение спроса на бериллий со стороны телекоммуникационной и оборонной отраслей.

В рамках проекта будет создана новая проектная компания на базе Ермаковского бериллиевого месторождения (Республика Бурятия). Основным продуктом проекта станет гидроксид бериллия. Дальнейшая переработка будет происходить в Казахстане на Ульбинском металлургическом заводе (УМЗ). Предприятие входит в число крупнейших в мире производителей изделий из урана, бериллия и тантала и является единственным на Евразийском континенте предприятием, выпускающим все виды бериллийсодержащей продукции от черновых слитков до готовых изделий.

Основная часть выручки будет приходиться на продукты с максимальной добавленной стоимостью – металлический бериллий и наноматериалы из бериллия (59 % выручки). В рамках проекта будет создана лаборатория по разработке и подготовке к производству наноматериалов из бериллия (композиционные материалы и керамика). К участию в исследованиях планируется привлечь специалистов Национального исследовательского центра «Курчатовский институт», Национального исследовательского Томского политехнического университета, ОАО «Композит», ОАО «ВНИИНМ имени академика А.А. Бочвара», Московского физико-технического института.

Переход к наноразмерам позволяет получать сплавы прочнее многих специальных сталей, которые при этом, будут в 1.5 раза легче алюминия. Они не утрачивают полезных свойств при температуре 700-800°C и могут работать в условиях таких температур. Нанокерамика на основе оксида бериллия обладает уникальными физико-химическими свойствами, проявляя высокую химическую, термическую и радиационную стойкость, а так же теплопроводность.

Бериллий (лат. Beryllium), Be, химический элемент II группы периодической системы Менделеева, атомный номер 4, атомная масса 9.0122; легкий светло-серый металл. Имеет один стабильный изотоп ⁹Ве.

Открыт в 1798 году в виде оксида ВеО, выделенной из минерала берилла Л. Вокленом. Металлический бериллий впервые получили в 1828 году Ф. Велер и А. Бюсси независимо друг от друга. Так как некоторые соли бериллия сладкого вкуса, его вначале называли «глюциний» (от греч. glykys - сладкий) или «глиций». Название Glicinium (знак Gl) употребляется (наряду с бериллием) только во Франции. Применение бериллия началось в сороковых годах 20 века, хотя его ценные свойства как компонента сплавов были обнаружены еще ранее, а замечательные ядерные – в начале тридцатых годов 20 века.

Для выделения металлического бериллия его оксид или гидроксид сначала переводят в хлорид или фторид. Металл получают электролизом расплавленных смесей хлоридов бериллия и щелочных элементов или действием магния на фторид бериллия при температуре около 1300 °С:

BeF₂+ Mg = MgF₂+ Be

Для получения заготовок и изделий из бериллия используют, в основном, методы порошковой металлургии.

Бериллий – легирующая добавка в медных, никелевых, железных и других сплавах. Способность бериллия увеличивать твердость меди была открыта в 1926 году. Сплавы меди с 2 % бериллия назвали бериллиевыми бронзами. Сейчас известно, что добавка около 2 % бериллия в шесть раз увеличивают прочность меди. Кроме того, такие сплавы (которые также обычно содержат 0.25 % кобальта) имеют хорошую электрическую проводимость, высокую прочность и сопротивление износу. Они не магнитны, устойчивы к коррозии и находят многочисленные области применения в движущихся частях двигателей самолетов, точных инструментах, управляющих реле в электронике. Кроме того, они не искрят и поэтому широко применяются для изготовления ручного инструмента в нефтяной промышленности. Никелевый сплав, содержащий 2 % бериллия, используется также для высокотемпературных пружин, зажимов, мехов и электрических контактов. Все большее значение приобретают бериллий-алюминиевые сплавы, в которых содержание бериллия достигает 65 %. Они имеют широкий круг сфер использования – от авиакосмической промышленности до производства компьютеров.

С помощью бериллия улучшают качество поверхности деталей машин и механизмов. Для этого готовое изделие выдерживают в порошке бериллия при 950 °С, и его поверхность делается тверже, чем у лучших сортов закаленной стали.

Еще одна важная область применения бериллия – в ядерных реакторах, так как он является одним из наиболее эффективных замедлителей и отражателей нейтронов. Его используют и в качестве материала для окошек в рентгеновских трубках. Бериллий пропускает рентгеновские лучи в 17 раз лучше, чем алюминий и в 8 раз лучше, чем линдемановское стекло.

Смесь соединений радия и бериллия долгое время использовалась как удобный лабораторный источник нейтронов, образующихся по ядерной реакции:

⁹Be +⁴He =¹²C +¹n

В 1932 при использовании именно этой смеси английским физиком Джеймсом Чедвиком был открыт нейтрон.

В производстве металлического бериллия доминируют США (американская фирма «Brush Wellman», базирующаяся в Кливленде). Китай и Казахстан также имеют производственные мощности по выпуску металлического бериллия.

Потребление бериллия в США, где этот металл применяется больше всего, в 2000 составило примерно 260 т (по содержанию металла), из которых 75 % использовалось в виде медно-бериллиевых сплавов для изготовления пружин, соединителей и переключателей, применяемых в автомобилях, летательных аппаратах и компьютерах. В течение 1990-х цены на медно-бериллиевые сплавы оставались стабильными и составляли примерно 400 долларов за килограмм бериллия, этот уровень цен сохраняется и сейчас.

По оценке компании «Roskill», мировой спрос на бериллий в 2001 резко снизился, в частности, за счет сокращения рынка телекоммуникационного оборудования, являющегося, вероятно, крупнейшей сферой потребления этого металла. Однако эксперты «Roskill» полагают, что в среднесрочной перспективе это снижение будет компенсироваться ростом спроса на медно-бериллиевую ленту со стороны производителей автомобильных электронных устройств и компьютеров. В более отдаленной перспективе, как ожидают, продолжится рост потребления медно-бериллиевых сплавов в производстве подводного телекоммуникационного оборудования, а также повысится спрос на трубы для нефтегазовой промышленности, в состав материала которых входит бериллий.

Маловероятно, что спрос на металлический бериллий заметно возрастет, поскольку цены на альтернативные материалы ниже, чем на бериллий, который является весьма дорогостоящим металлом. Так, в ряде сфер потребления альтернативными ему материалами могут служить графит, сталь, алюминий и титан, а вместо медно-бериллиевых сплавов может использоваться фосфорная бронза.