Передний край

— В апреле 2021 года госкорпорация «Росатом» и ИВТЭ УрО РАН заключили госконтракт на создание технологии и оборудования для пирохимической переработки ОЯТ реакторов на быстрых нейтронах. Однако исследования в этом направлении в рамках проекта «Прорыв» мы ведем уже почти шесть лет. Сегодня институт выполняет роль научного координатора работ по пирохимии, включенных в федеральный проект «Разработка технологий двухкомпонентной атомной энергетики с замкнутым топливным циклом» комплексной программы «Развитие техники, технологий и научных исследований в области использования атомной энергии в Российской Федерации на период до 2024 года». 

В престижном международном журнале “Dyes and Pigments” в прошлом году был опубликован обстоятельный обзор исследований в области синтеза флуоресцентных сенсоров на основе азотсодержащих гетероциклов. Авторы — академики В.Н. Чарушин и О.Н. Чупахин, кандидат химических наук Г.Л. Русинов, доктор химических наук Е.В. Вербицкий. Как следует из этого обзора, большинство специалистов, синтезирующих хемосенсоры, работают с пиридинами — соединениями, содержащими бензольный цикл, в котором одни углерод заменен азотом. А уральские химики-органики впервые обратили внимание на возможность получения аналогичных сенсоров на основе пиримидина. Вот что рассказал Егор Владимирович (на фото) об этой работе:

— Сегодня аэрокосмической промышленности нужны более эффективные двигатели малой тяги на «зеленом топливе». Сейчас в камерах сгорания применяются гидразиновое топливо или системы из нескольких видов топлив, но они токсичны и сложны в приготовлении. В последнее время разработаны новые виды топлива на основе нитрата гидроксиламмония. Это так называемое «зеленое топливо», благодаря использованию которого можно увеличить срок службы и маневренность малого космического аппарата, упростить процесс его запуска, уменьшить количество аварий, происходящих во время его работы и вызванных интенсивностью горения топлив. По сравнению с гидразином «зеленое топливо» отличается более высоким расчетным удельным импульсом, большей плотностью, более низкой температурой замерзания и меньшей токсичностью. Но материалы, из которых изготавливаются камеры сгорания двигателей малой тяги, не совместимы с таким типом топлива из-за высокой температуры его горения (до 2200⁰) и агрессивной окислительной среды.

На совещании выступили представители организаций — участников проекта: ГК Росатом, НИЦ «Курчатовский институт», АО «ГНЦ НИИАР», РФЯЦ-ВНИИТФ, АО «ВНИИНМ», АО «НИКИЭТ», АО «Наука и инновации», Уральского федерального университета и ИВТЭ УрО РАН, а также Горно-химического комбината (г. Железногорск), где в 2026 г. предполагается установить жидкосолевой реактор.

Как отметил член рабочей группы Росатома по проекту ИЖСР, научный руководитель ИВТЭ УрО РАН, доктор химических наук Юрий Зайков, создать жидкосолевой реактор-сжигатель необходимо для утилизации долгоживущих радиоактивных минорактинидов, таких как америций и кюрий. Это позволит решить проблему захоронения радиоактивных отходов и сделать атомную энергетику более безопасной и экологически чистой.

Разработка жидкосолевого реактора — новое направление в атомной отрасли, требующее глубоких фундаментальных исследований и инновационных технологических решений. Сейчас проект находится на стадии НИОКР, когда актуально создание единой базы экспериментальных данных, а также координация деятельности организаций-участников. Эти вопросы и обсуждались на совещании. Оно неслучайно состоялось в Институте высокотемпературной электрохимии УрО РАН. 

— Алмазы, использующиеся в ювелирном деле, добываются из кимберлитов и лампроитов, которые слагают трубки взрыва, выносящие к поверхности мантийный материал при прорыве магмы сквозь земную кору. Это крупнокристаллические алмазы. Однако известны и другие генетические типы алмазов. Например, импактные микро- и нанокристаллические алмазы, не имеющие ювелирной ценности, но обладающие ценными техническими свойствами. Запасы их достаточно велики. Импактные алмазы образуются при падении на Землю крупных метеоритов в результате сильного ударного воздействия на породы земной коры, содержащие графит и другие углеродистые вещества. На территории России метеоритная и импактная тематика особенно детально изучалась в 70-80-е годы прошлого века, были выявлены крупные алмазоносные астроблемы.

Созданию нового антифрикционного материала и биметаллического вкладыша подшипника на его основе предшествовал комплекс фундаментальных и прикладных исследований, проведенных в рамках гранта РНФ сотрудниками лаборатории физической химии металлургических расплавов и лаборатории порошковых, композиционных и наноматериалов ИМЕТ УрО РАН. Полученные результаты позволили разработать технологические решения, включающие уникальные методы синтеза матрицы и упрочняющей фазы, вибрационной, механической и термической обработки новых материалов с высокими эксплуатационными характеристиками.

Физико-химические исследования новых функциональных мультифазных сплавов и композитов инициировал член-корреспондент РАН Э.А. Пастухов, а сейчас коллектив разработчиков возглавляет зав. лабораторией физической химии металлургических расплавов доктор химических наук А.Б. Шубин.

Уже сегодня инициаторы проекта обладают передовыми решениями и разработками, не имеющими аналогов как в нашей стране, так и за рубежом. Сферы их применения — переработка отходов овощеводства, животноводства и промышленности (в частности, атомной, металлургической и пищевой), очистка вод от тяжелых металлов, производство функциональных, то есть полезных для здоровья, продуктов питания.

«Некоторое время назад, используя биотехнологические методы, удалось выполнить задачу государственной важности — обезвредить и переработать экологически опасные техногенные отходы в виде пороховых масс, оставшихся после ликвидации Режевского химического завода в Свердловской области. При этом стоимость работ оказалась на порядок меньше, чем у компаний, предлагавших другие решения, что сэкономило средства в бюджете Минпромторга РФ. Предложенная нами успешная промышленная технология востребована и на других объектах», — рассказывает директор НПЦ «Уралбиосинтез» Дмитрий Савиных.

Важнейшая задача борьбы с пандемией COVID-19 — создание теста на антитела, то есть на содержание в плазме крови белков, которые вырабатывают клетки иммунной системы для нейтрализации вирусов. Ряд моделей таких тест-систем разработала группа пермских ученых под руководством ведущего научного сотрудника Института экологии и генетики микроорганизмов Пермского федерального исследовательского центра УрО РАН доктора биологических наук Михаила Раева. Теоретически благодаря такому тесту за несколько минут по образцу крови можно будет узнать, переболел человек COVID-19, в том числе и бессимптомно, или нет, а при появлении вакцины возникнет возможность оценить ее эффективность в каждом конкретном случае. Это не исчерпывает спектра возможностей тест-системы. Квалификация группы подтверждена пятнадцатью патентами и тридцатилетним опытом создания целой линейки моделей действующих тест-систем на определение антител к ВИЧ и стрептококкам, маркеров беременности и онкопатологий, оценку напряженности иммунной системы в ответ на вакцинацию и других. Разработки группы в этом направлении поддерживаются грантами РФФИ и РНФ. На основе авторских технологий ученые готовы создать разные варианты действующих моделей тест-систем: для домашнего самотестирования, исследования в кабинете врача или в лаборатории, в том числе с применением регистрирующей, но при этом весьма простой и недорогой аппаратуры, что позволит оценивать количество антител в исследуемом образце.