CC BY
32
УДК 621.039+ 631.5 Магомедбеков Э.П.
КАФЕДРА ХИМИИ ВЫСОКИХ ЭНЕРГИЙ И РАДИОЭКОЛОГИИ В 21 ВЕКЕ
Магомедбеков Эльдар Парпачевич, заведующий кафедрой ХВЭиРЭ, директор ИМСЭН-ИФХ e-mail: eldar@muctr.ru
Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия 125047, Москва, Миусская площадь, д. 9
В статье изложена история развития кафедры химии высоких энергий и радиоэкологии в период с 1999 по 2019 годы.
Ключевые слова: радиохимия, радиационная химия, радиоэкология.
DEPARTMENT OF HIGH ENERGY CHEMISTRY AND RADIOECOLOGY IN THE 21ST CENTURY
Magomedbekov E.P.
D. Mendeleev University of Chemical Technology of Russia, Moscow, Russia
The article describes the history of the development of the Department of High Energy Chemistry and Radioecology in the period from 1999 to 2019.
Key words: radiochemistry, radiation chemistry, radioecology.
В самый разгар разрушительной перестройки в 1990 году заведующий кафедрой профессор П.А. Загорец передал кафедру профессору А.В. Очкину. Важнейшей задачей заведующего кафедрой было удержать преподавательские кадры и сделать кафедру привлекательной для абитуриентов. Царившая в стране радиофобия, обострившаяся вновь после Чернобыльских событий 1986 года, потребовала изменить в 1993 году название кафедры радиационной химии и радиохимии на нынешнее. Инициатива принадлежала А.В. Очкину. Новое название кафедры позволило заниматься проблемами фотохимии, плазмохимии и готовить специалистов для целого ряда отраслей. Таким образом, радиационная химия стала частью более широкой дисциплины - химии высоких энергий. Изменения произошли и в радиохимической технологии. Все больше внимания стало уделяться защите окружающей среды при работе АЭС, были ужесточены нормы радиационной безопасности. В этих условиях был начат приём по специализации «Технология теплоносителей и радиоэкология ядерных энергетических установок», что позволило расширить контакты и организовать подготовку специалистов для АЭС, Особенные взаимоотношения сложились с Калининской АЭС (г. Удомля), с которой было подписано соглашение о целевой подготовке специалистов. Однако надежды на бурное развитие атомной энергетики через 10 лет не оправдались, и к 2001 году финансовая ситуация на кафедре стала ухудшаться, а учебный процесс становился всё более затратным. Это не позволяло кафедре развиваться и привело к существенному сокращению численности персонала. К 2002 году стало ясно, что наступил момент естественной значительной замены преподавательского состава, возникла острая необходимость в существенном
увеличении НИОКР и привлечении внебюджетных средств на кафедру. В этих условиях А.В. Очкин предложил мне, в то время доценту кафедры изотопов, возглавить кафедру.
С 20 мая 2002 года я стал отвечать за состояние кафедры, за организацию учебной, научной работы, за уровень зарплаты всех сотрудников, который был ниже реального прожиточного минимума.
Уже с сентября 2002 года мы начали подготовку магистров из Союза Мьянмы на коммерческой основе, что позволило существенно увеличить заработную плату преподавателей. А научные работы со ФГУП «ПО «Маяк», которыми я руководил, позволили привлечь на кафедру новых сотрудников.
Со мной вместе перешли на преподавательскую работу научные сотрудники кафедры изотопов
A.Б. Сазонов, Е.А. Тюпина, М.А. Богородская. Чуть позже, после защиты диссертации, к ним присоединился Ю.С. Пак, который, как и А.Б. Сазонов, работал вместе со мной над проектами, связанными с радиоактивным изотопом водорода -тритием. Задачей новых преподавателей стало знакомство с учебными планами, читаемыми на кафедре курсами «Радиохимия», «Обращение с радиоактивными отходами», «Основы ядерной физики и дозиметрии», «Проектирование радиохимических производств». Для преподавания радиационно-химических дисциплин были привлечены крупные специалисты в данной области -профессор «НИЦ «Курчатовский институт» - ИТЭФ
B.М. Бяков, профессор ИФХЭ РАН А.А. Ревина. В настоящее время состав кафедры сменился. На смену ушедшим из жизни профессору В.И. Ермакову (2018 г.) и доценту Л.Н. Растунову (2019 г.), а также перешедшим на другую работу доценту Ю.С. Паку (2011 г.) и доценту А.Б. Сазонову (2018 г.), пришли преподаватели, закончившие кафедру, то есть
радиационщики и радиохимики по специальности. Это доцент И.Г. Антропова и старший преподаватель А.А. Фенин, которые преподают и ведут научно-исследовательскую работу в области химии высоких энергий, радиационной химии и радиационного материаловедения. Доцент А.В. Обручиков, доцент А.О. Меркушкин, ассистент Г.В. Веретенникова занимаются преподаванием и научно-исследовательскими работами в области радиохимической технологии и радиоэкологии.
Сегодня на кафедре работают 12 преподавателей, из них один профессор, 8 доцентов, 1 старший преподаватель и 2 ассистента.
С 2002 года на кафедре проводились работы, связанные с тяжёлым изотопом водорода - тритием:
• разработка аппаратурного оформления процесса разделения изотопов водорода низкотемпературной ректификацией [1-2];
• теоретическое и экспериментальное изучение радиационно-индуцированных реакций трития [3-4];
• очистка масляных отходов от трития и его последующий рецикл [5].
До настоящего времени на кафедре проводятся исследования в области классических радиохимических и радиоэкологических задач:
• синтез и испытание новых сорбентов для выделения радионуклидов из газовой и жидкой фаз [6-9];
• исследование бентонитовых глин, используемых в качестве барьерного материала при захоронении РАО [10-14];
• синтез новых радиофармацевтических препаратов, антиоксидантов, наночастиц [15-16].
В период с 2010 по 2013 год кафедра ХВЭиРЭ совместно с кафедрой ТРЭН выполнила работы по Постановлению Правительства № 218 «Разработка масштабной технологии промышленной утилизации ОГФУ с максимизацией конкурентоспособной товарной продукции». В рамках данного проекта разработан и создан узел механоактивации блока
конверсии тетерафторида урана в диоксид урана и тетрафторид кремния [17-18].
Следуя велению времени, кафедра расширяет научные интересы в сфере синтеза и изучения антиоксидантов [19-23], наночастиц различных металлов для медицинской, пищевой и химической отраслей:
- синтез наночастиц металлов в обратномицеллярных системах для получения наноматериалов [24-25];
- разработка технологии синтеза радиофармпрепаратов для терапии и диагностики.
В настоящее время мы расширяем свои возможности в области применения радиоизотопов в радиофармацевтической промышленности и микроисточниках тока.
Одним из определяющих показателей, характеризующих уровень научно-технического прогресса сегодня, является степень развития и внедрения в практику микросистемной техники, включающей в себя микроэлектромеханические системы (МЭМС) и микроэлектронные системы (МЭС). На нашей кафедре с 2014 года проводится научно-исследовательская работа, направленная на разработку и создание бетавольтаических источников питания (рис. 1) на основе бета-изотопов (3Н, 14С, 63№). В ходе исследований разработана радиохимическая технология нанесения изотопа никеля-63 на полупроводниковые структуры, получены экспериментальные образцы
микроисточников тока и элементов питания [26-28].
В процессе разработки опытного образца источника питания на кафедре создана современная технологическая линия по сборке бетавольтаических источников, позволяющая проводить процесс изготовления и сборки источника в среде сверхчистого азота (рис. 2). В настоящее время разрабатываются микроисточники тока на основе бетафотовольтаических систем.
Рис. 1. Компактный бетавольтаический источник длительного использования на базе радиоизотопа никеля-63
Рис. 2. Технологическая линия по сборке бетавольтаических источников
В течение последних пяти лет кафедра активно участвовала в реализации Федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014-2020 годы» по теме «Разработка и создание эффективных аппаратов-разделителей для получения
кондиционной (с концентрацией 99,8%) тяжелой воды на ФГУП ПО «Маяк».
В ходе проведения исследований создана лабораторная установка ректификации воды под вакуумом (рис. 3). Работа завершилась созданием на ФГУП ПО «Маяк» в 2018 году опытной установки для изотопной очистки теплоносителя [29-31].
Рис. 3. Лабораторная установка ректификации воды под вакуумом
Финансирование научных работ по ФЦП за период с 2009 по 2018 годы составило 530 млн. рублей, а хоздоговорных работ за тот же период -более 200 млн. рублей.
Полученные средства позволили провести полное переоснащение кафедры радиометрическим и аналитическим оборудованием, а созданные опытные установки открывают новые возможности для решения крупных научно-исследовательских задач.
Кафедра ХВЭиРЭ сегодня - это подразделение ИМСЭН-ИФХ, располагающее современными учебными и научными лабораториями, оснащенными уникальными сертифицированными лабораторными установками для проведения исследований в области радиационной химии, радиохимии и радиоэкологии.
Список литературы
I. Магомедбеков Э.П., Каграманов З.Г., Сазонов А.Б. Моделирование периодического режима работы ректификационных колонн разделения изотопных смесей водорода // Атомная энергия. 2003. Т. 94. вып. 3, С. 236-239.
2.Sazonov A.B., Magomedbekov E.P., Kagramanov Z.G. Kinetic Method for Hydrogen-Deuterium-Tritium Mixture Distillation Simulation // Fusion Science and Technology 2005. Vol. 44b. № 1. Р. 167-170.
3. Sazonov A. B., Magomedbekov E. P. Hydrogen isotope equilibration induced by tritium radiation - ab initio approach to reaction kinetics // Fusion Science and Technology. 2011. Vol. 60. № 4. P. 1383-1386.
4. Shestakov I. A., Mariyanats A. O., Koroleva V. S., Sazonov A. B. Homogeneous isotope equilibrium of tritium in aqueous solutions of carbohydrates: glucose // Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry. 2018. Vol. 318. Р. 1333-1338.
5. Sazonov A.B., Veretennikova G.V., Magomedbekov E.P. Interaction of tritium with oils and tritiated waste oil decontamination // Fusion Science and Technology. August 2008. Vol. 54. № 2. Р. 584-587.
6. Rastunov L. N., Magomedbekov E. P., Obruchikov A. V., Lomazova L. A. Sorption power - a control test for impregnated carbons for nuclear power plants // Atomic Energy. 2010. Vol. 109. № 1. Р. 1-6.
7. Rastunov L. N., Magomedbekov E. P., Obruchikov A.V., Lomazova L. A. Evaluation of the sorbent layer thickness in iodine filters // Atomic Energy. 2011. Vol. 110. №. 1. Р. 68-72.
8. Obruchikov A.V., Merkushkin A.O., Zakatilova E.I. Composite Silver-Containing Iodine Sorbents Based on High-Porosity Cellular Ceramics // Glass and Ceramics, Vol. 73, No. 7 - 8, November, 2016. Р. 240245.
9. Magomedbekov E.P., Obruchikov A.V. A method for properties evaluation of activated charcoal sorbents in iodine capture under dynamic conditions // Nuclear Engineering and Technology. 2019. Vol. 51. Issue 2. Р. 641-645.
10. Krupskaya V.V., Zakusin S.V., Tyupina E.A., Dorzhieva O.V., Zhukhlistov A.P., Belousov P.E. and Timofeeva M.N. Experimental Study of Montmorillonite Structure and Transformation of Its Properties under Treatment with Inorganic Acid Solutions // Minerals 2017, 7(4), Р. 49.
II. Konstantin E. German, Mikhail S. Grigoriev, Bogdan L. Garashchenko, Alexander V. Kopytina and Ekaterina A. Tyupina. Redetermination of the crystal
structure of NaTcO4 at 100 and 296 K based on single-crystal X-ray data. Acta Cryst. (2017).
12. Винокуров С.Е., Куликова С.А., Крупская В.В., Тюпина Е.А. Влияние характеристик порошка оксида магния на состав и прочность магний-калий-фосфатного компаунда для отверждения радиоактивных отходов // Журнал прикладной химии. 2019. Т. 92, № 4. С. 21-28.
13. Krupskaya V.V., Zakusin S.V., Tyupina E.A. et al. Transformation of structure and adsorption propertiesof montmorillonite under thermochemical treatment // Geochemistry International. 2019. - Vol. 57, № 3. Р. 314 - 330.
14. Krupskaya V., Novikova L., Tyupina E. et al. The influence of acid modification on the structure of montmorillonites andsurface properties of bentonites // Applied Clay Science. 2019. Vol. 172. Р.1-10.
15. Билялова Г.А., Богородская М.А. О влиянии катализатора на выход наночастиц гептасульфида рения в обменной реакции тиосульфата с перренатом // Вестник Казанского технологического университета 2012. Т.15. № 14. С. 30-34.
16. Аболенская А.В., Антипкин Н.Р., Богородская М.А. Оптимизация условий маркировки эритроцитов 99шТс in vitro // Вестник Казан. технол. ун-та. 2013. Т. 16. № 11. С. 206-209.
17. Magomedbekov E.P., Chizhevskaya S.V., Klimenko O.M., Davydov A.V., Zhukov A.V., Chekmarev A.M., Sarychev G.A. Depleted uranium hexafluoride - technogenic raw material for obtaining high-purity inorganic fluorides // Atomic Energy. 2012. Т.111. № 4. Р. 282-287.
18. Magomedbekov E.P., Chizhevskaya S.V., Davydov A.V., Zhukov A.V., Klimenko O.M., Sarychev G.A., Kudryavtsev E.M. Interaction of depleted uranium tetrafluoride with silica // Atomic Energy. 2012. Т. 112. № 3. Р. 226-229.
19. Фенин А.А., Ревина А.А., Антропова И.Г. Радиационно-химические превращения кумаринов в органических растворителях // Химия высоких энергий. 2007. Т. 41. № 2. С. 90-94.
20. Семенистая Е.Н., Ларионов О.Г., Ревина А.А., Антропова И.Г. Изучение стабильности фото- и радиационно-химических реакций комплексов кумаринов с переходными металлами методом ВЭЖХ // Сорбционные и хроматографические процессы. 2007. Т. 7. С. 733-740.
21. Одинец А.Г., Орлов О.И., Ильин В.К., Ревина А.А., Фенин А.А., Татаринова Л.В., Прокофьев А.С., Антропова И.Г. Радиопротекторные и антиоксидантные свойства геля из бурых морских водорослей // Вестник восстановительной медицины. 2015. № 6 (70). С. 89-96.
22. Ревина А.А., Оксентюк Е.В., Фенин А.А. Синтез и свойства наночастиц цинка: роль и возможности радиационной химии в развитии современной нанотехнологии // Защита металлов. 2007. Т. 43. № 6. С. 613-618.
23. Суворова А.А., Фенин А.А. Влияние ионов металлов на радиопротекторную активность флавоноидов по отношению к дрожжевым клеткам // Радиационная биология. Радиоэкология. 2010. Т. 50. № 2. С. 1-6.
24. Shirokova L.N., Revina A.A., Aleksandrova V.A., Fenin A.A. Radiation-Chemical Synthesis of Silver Nanoparticles in Aqueous Solution of Chitin Derivative // Inorganic Materials: Applied Research.
2016. Vol. 7. № 5. Р. 730-736.
25. Revina A.A., Magomedbekov E.P., Veretennikova G.V. Synthesis and physicochemical properties of nickel-containing nanoparticles // Radiochemistry. 2018. Vol. 60. № 1. Р. 64-69.
26. Orlov V.I., Yakimov E.B., Danilin A.B., Magomedbekov E.P. Study of Low Voltage Prebreakdown Sites in Multicrystalline Si Based Cells by the LBIC, EL, and EDS Methods // Advances in Condensed Matter Physics, Издательство Hindawi Publishing Corporation (United States). V. 2017.
27. Kharitonov I.D., Merkushkin A.O., Veretennikova G.V. et al. Deposition of 63Ni onto a semiconductor structure of power cells // Radiochemistry. 2018. Vol. 60. №. 1. Р. 23-25.
28. Kharitonov I.D., Mazgunova V.A., Babain V.A., Kostylev A.I., Merkushkin A.O., Shemukhin A.A., Balakshin Yu.V., Kozhemyako A.V., Kalmykov S.N., Magomedbekov E.P. A CVD Process for Producing Atomic Current Sources Based on 63Ni // Radiochemistry. 2018. Vol. 60. № 2. Р. 158-163.
29. Magomedbekov E.P., Belkin D.Y., Selivanenko
1.L., Rastunova I.L. Characteristics of the mass transfer of structured rolled ribbon-screw packings in isotope exchange columns during vacuum water distillation // Theoretical Foundations of Chemical Engineering. 2016. Vol. 50. № 4. Р. 398-403.
30. Magomedbekov E. P., Belkin D. Y., Rastunova I. L. et al. Simulation and optimization of the deprotiation cascade of a heavy-water moderator // Theoretical Foundations of Chemical Engineering. 2017. Vol. 51. №
2. Р. 133-141.
31. Belkin D.Yu, Rastunova I.L., Sazonov A.B., Selivanenko I.L., Magomedbekov E.P., Kulov N.N. Water Distillation as a Method of Detritiation of Heavy-Water Moderator // Theoretical Foundations of Chemical Engineering, издательство Maik Nauka/Interperiodica Publishing (Russian Federation).
2017. v. 51. № 4. Р. 384-391.
