В напряженном ритме

   Получение «молодежного» гранта президента РФ для сотрудницы Института высокотемпературной электрохимии УрО РАН Алены Владимировны Новоселовой стало приятной неожиданностью. Ее работа была рекомендована ВАК для участия в конкурсе независимо от нее самой — сообщение об этом она случайно увидела в газете «Поиск». Кандидатская диссертация А. Новоселовой (такой грант президента РФ предоставляется молодым кандидатам наук по результатам диссертационной работы для продолжения научных исследований) посвящена измерению окислительно-восстановительных потенциалов самария и европия в расплавленных хлоридах щелочных металлов. Эта, казалось бы, чисто фундаментальная проблема актуальна и в практическом плане. Предоставим слово молодой исследовательнице:

— Редкоземельные металлы, к числу которых принадлежат европий и самарий, благодаря их уникальным свойствам используются в самых разных отраслях промышленности: черной и цветной металлургии, нефтехимической, стекольной и керамической отрасли, электротехнике и электронике. Как продукты деления самарий и европий всегда присутствуют в отработанном ядерном топливе, утилизация которого — актуальная задача для России. Во многих случаях электрохимическая переработка редкоземельного сырья, в том числе отходов ядерных реакторов, оказывается более целесообразной. К настоящему времени показано, что, например, электрохимическое рафинирование редкоземельных металлов в галогенидных расплавах по своей экономической эффективности не уступает физическим методам «тонкой» очистки металлов (вакуумному и электронно-дуговому переплаву, вакуумной дистилляции и сублимации).

Для грамотного использования электрохимических технологий важно понять природу протекающих в солевых расплавах и на электродах окислительно-восстановительных процессов. В 60-е годы во всем мире наблюдался бум исследований физико-химических свойств редкоземельных элементов, и на сегодняшний день этот аспект достаточно широко и подробно представлен в отечественной и зарубежной литературе. Электрохимия лантаноидов и их соединений в расплавах галогенидов щелочных металлов изучена менее детально, а систематические исследования, связанные с определением окислительно-восстановительных потенциалов редкоземельных металлов в этих средах, вообще не проводились. Между тем стандартные и условные стандартные потенциалы являются фундаментальными количественными характеристиками, знание которых необходимо для разработки электрохимических технологий получения высокочистых металлов и их соединений.

В диссертации Новоселова как раз поставила и успешно решила эти задачи. Она разработала надежную методику измерения окислительно-восстановительных потенциалов редкоземельных металлов в галогенидных расплавах; экспериментально измерила условные стандартные окислительно-восстановительные потенциалы самария и европия, получила надежные сведения о валентном состоянии этих металлов в расплавленных хлоридах щелочных металлов и рассчитала термодинамические параметры окислительно-восстановительных реакций с участием ионов самария и европия в этой среде.               

Впрочем, начинала Алена Новоселова свою работу не на пустом месте. В лаборатории расплавленных солей, куда она пришла в 1996 году сразу после окончания Уральского госуниверситета, этой тематикой начали заниматься еще в 60-е годы минувшего века, первыми в СССР. Классические методики и теория обсуждения результатов были заложены известным уральским электрохимиком профессором М.В. Смирновым. Продолжились эти исследования и под руководством нынешнего заведующего, директора ИВТЭ доктора химических наук профессора В.А. Хохлова. Экспериментальную часть работы молодой исследовательницы курировал кандидат химических наук, старший научный сотрудник В.Ю. Шишкин.

По словам Алены, самым трудным для нее была отработка методики измерений. Известно, что хлориды редкоземельных элементов очень чувствительны к кислороду и влаге. Иметь дело с этими объектами чрезвычайно сложно. Во-первых, надо избавиться от примесей, во-вторых, добиться, чтобы измеряемые потенциалы были устойчивы и воспроизводимы. Отработанная методика позволяет измерять окислительно-восстановительные потенциалы других элементов периодической системы Д.И. Менделеева, имеющих две устойчивые степени окисления. Благодаря выявлению линейных зависимостей потенциалов самария и европия от обратной величины кристаллохимических радиусов катионов щелочных металлов можно предсказать потенциалы самария и европия для тех солевых сред в ряду хлоридов щелочных металлов или их смесей, в которых они не определены экспериментально.

Измерения велись классическим потенциометрическим методом. В отличие от вольтамперометрического — экспресс-метода, предполагающего бьльшую погрешность, потенциометрический метод — очень точный. Поэтому полученные Аленой Новоселовой данные можно использовать как справочный материал при разработке теоретических основ электрохимических процессов и оптимизации технологических параметров разделения, получения и рафинирования редкоземельных металлов, утилизации и регенерации отработанного ядерного топлива.

Свои результаты она не раз докладывала на российских и зарубежных научных форумах: на X Кольском семинаре по электрохимии редких металлов (Апатиты, 2000), школе-конференции под эгидой НАТО «Расплавленные соли: фундаментальный и прикладной аспекты» (Турция, 2001), I всероссийской молодежной научной конференции по фундаментальным проблемам радиохимии и атомной энергетики (Нижний Новгород, 2001), XII конференции по физической химии и электрохимии расплавленных и твердых электролитов (Нальчик, 2001), XIV международной конференции по химической термодинамике (Санкт-Петербург, 2002), Втором семинаре СО РАН– УрО РАН «Новые неорганические материалы и химическая термодинамика» (Екатеринбург, 2002), V научно-технической конференции молодых ученых, аспирантов и студентов (Новомосковск, 2003), II международной конференции по металлургии цветных и редких металлов (Красноярск, 2003).

Как уже говорилось, грант президента РФ предоставляется молодым ученым для продолжения исследований. Сейчас Алена Новоселова изучает окислительно-восстановительные потенциалы других лантаноидов — иттербия и тулия. Работа по президентскому гранту, рассчитанному на два года, — это прежде всего большая ответственность. По словам Новоселовой, чтобы получить серьезные результаты за такой короткий срок, возможно, придется проводить в лаборатории субботы и воскресенья. Тем более что у молодой исследовательницы еще масса других обязанностей и дел. Алена Новоселова – ответственный исполнитель по инициативному проекту гранта РФФИ-Урал — 2004, ученый секретарь запланированный на сентябрь нынешнего года в Екатеринбурге XIII конференции по физической химии и электрохимии расплавленных и твердых электролитов, зам. председателя Совета молодых ученых института. Так что напряженный ритм жизни в ближайшие годы ей гарантирован.

Е. ПОНИЗОВКИНА