Нелинейное тушение радиоактивности водных растворов солей нуклидов при лазерной абляции наночастиц металлов Текст научной статьи по специальности «Нанотехнологии»

ЯДЕРНАЯ ФИЗИКА

НЕЛИНЕЙНОЕ ТУШЕНИЕ РАДИОАКТИВНОСТИ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ СОЛЕЙ НУКЛИДОВ ПРИ ЛАЗЕРНОЙ АБЛЯЦИИ НАНОЧАСТИЦ МЕТАЛЛОВ

Андреев С.Н., Шафеев Г.А.

Институт общей физики им. А.М. Прохорова, Российская академия наук, http://www.gpi.ras.ru Москва 119991, Российская Федерация

Поступила в редакцию 10.05.2017

Представлена действительным членом РАЕН А.А. Рухадзе

Лазерная абляция наночастиц металлов в растворе, содержащем радиоактивные нуклиды, инициирует их трансформацию в стабильное состояние. В настоящей работе представлен краткий обзор исследований распада солей радиоактивных урана и цезия, в которых экспериментально зафиксировано существенное ускорение их распада. Предложен также возможный механизм тушения радиоактивности на примере солей цезия. Полученные результаты позволяют надеяться на создание эффективной технологии утилизации жидких радиоактивных отходов, содержащих цезий-137 и другие опасные изотопы.

Ключевые слова: лазер на парах меди, наночастицы золота, лазерная абляция, радионуклиды

PACS 42.62.-B; 61.46.-W; 78.66.-W_

Содержание

1. Введение (65)

2. лазерная абляция наночастиц золота в растворах солей урана и цезия (66)

3. Возможные механизмы уменьшения радиоактивности цезия (69)

4. Заключение (71) Литература (72)

1. ВВЕДЕНИЕ

Развитие всякой области науки проходит известные определенные этапы. На этапе зарождения научного направления свободно обсуждаются самые смелые теории и гипотезы и всё, что возможно, проверяется экспериментально. Когда наука проходит этап расцвета, побочные гипотезы отбрасываются и акцент делается на генеральном направлении. Наконец, когда это направление доходит до своего апогея и когда кажется, что уже всё открыто и понято, появляются странные экспериментальные результаты, не укладывающиеся в рамки общепринятой теории

— парадоксы, разрешение которых возможно только вне этих рамок. Тогда происходит возврат к побочным направлениям, которые когда-то были отброшены и забыты, а иногда

— прорыв в совершенно «новое измерение» науки.

Так было с механикой, термодинамикой, оптикой. Подобная история еще не раз повторится с различными направлениями науки. Не является исключением и ядерная физика.

В период становления ядерной физики выдвигались и обсуждались самые различные гипотезы о том, что такое атомное ядро, каковы его свойства, можно ли из него извлекать энергию. Если очень упрощать, то можно сказать, что на начальном этапе выделились и конкурировали два направления развития ядерной физики. Одно — высокоэнергетическое, а другое — низкоэнергетическое.

Высокоэнергетическое направление сулило очень большие дивиденды — это и оружие, и энергетика, и медицина. Но в то же время, оно несло и опасность, в первую очередь, связанную с радиацией. Второе направление — низкоэнергетическое — поначалу активно разрабатывалось, но потом сошло на «нет» и даже было запрещено.

Тем не менее, оно всегда привлекало к себе талантливых и незаурядных исследователей. Великий Игорь Васильевич Курчатов в 1956 г. был приглашен в Великобританию, где прочитал лекцию в ядерном центре в г. Харуэлл. Лекция называлась «О возможности создания термоядерных реакций в газовом разряде» [1]. Речь шла о проводимых под его руководством экспериментах по мощным электрическим

разрядам в трубках, заполненных газообразным водородом, дейтерием или гелием. Сила тока в разряде достигала двух миллионов ампер. Разряд питался напряжением в несколько десятков киловольт.

Это очень и очень небольшое напряжение по меркам ядерной физики. Тем не менее, были надежно зарегистрированы акты термоядерных реакций в таком разряде. Конечно, сейчас можно сказать, что этого не может быть, потому что не может быть никогда, но тогда, в далеком 1956 г., Игорь Васильевич не стеснялся рассказывать об этом в Англии.

Другой пример связан с именем знаменитого академика Евгения Ивановича Забабахина, создателя русского термоядерного оружия, в честь которого назван российский федеральный ядерный центр в г. Снежинск. Евгений Иванович занимался разработкой теории неограниченной кумуляции в кавитационных пузырьках и математически строго решил эту задачу [2]. Его решение не потеряло актуальности и по сей день. Он доказал, что для концентрации энергии в пузырьках определенного размера нет никаких ограничений: ни вязкость, ни теплопроводность не могут привести к ограничению нарастания температуры в пузырьке. Отсюда напрямую следует возможность пузырькового термояда. Академик Забабахин обсуждал идею простейшего эксперимента, который должен был продемонстрировать это явление: в котелок наливается тяжелая вода (ОС) и ставится на огонь; вода закипает, в ней образуются пузырьки; пузырьки схлопываются, вызывая термоядерную реакцию в дейтерии. К сожалению, у нас нет информации о том, проводились ли и к чему привели эти эксперименты.

Существуют множество других примеров исследований низкоэнергетических ядерных реакций выдающимися учеными, в том числе, академиками АН СССР и РАН. Проявления низкоэнергетических ядерных реакций были обнаружены в самых различных экспериментальных постановках. Это и реакции в кристаллической решетке металлов, индуцированные электролизом, и реакции в кристаллической решетке, индуцированные ударным воздействием, различные реакции при диффузии через мембрану. Это целый класс

ЯДЕРНАЯ ФИЗИКА

экспериментов, использующих электроразряд, электровзрыв, ультразвук в газе или жидкости. Это реакции, индуцированные корпускулярным и волновым воздействием на конденсированные среды, и, наконец, реакции в биологических системах.

Обобщая известные экспериментальные данные можно заключить, что

низкоэнергетические ядерные реакции это и не синтез, и не распад, а по-видимому, некие коллективные ядерные превращения, которые протекают при энергиях, недопустимо низких для обычных ядерных реакций, и дают изменение изотопного состава, а также довольно большое тепловыделение при полном отсутствии остаточной радиоактивности.

2. ЛАЗЕРНАЯ АБЛЯЦИЯ НАНОЧАСТИЦ ЗОЛОТА В РАСТВОРАХ СОЛЕЙ УРАНА И ЦЕЗИЯ

В Институте общей физики имени А.М. Прохорова РАН, в лаборатории макрокинетики неравновесных процессов Научного центра волновых исследований (филиал ИОФ) в последние годы интенсивно исследуется абляция (удаление вещества с поверхности лазерным импульсом) твердых тел в жидкости. В основе этого явления лежит светогидравлический эффект, открытый Г.А. Аскарьяном, А.М. Прохоровым и Г.П. Шипуло (рис. 1) в самом начале лазерной эры в 1963 году [3, 4].

Рис. 1. ГААскарьян, А.М.Прохоров иГ.ПШипуло (слева направо) у экспериментальной установки по исследованию

ЯДЕРНАЯ ФИЗИКА

Лазерный пучок

Линза

Жидкость

—г

Мишень

Рис. 2. Лазерная абляция твердых тел в жидкости.

Если лазерный луч действует на поглощающую мишень, находящуюся в прозрачной жидкости, то при достаточно высокой интенсивности лазерного воздействия на ее поверхности возникает нанорельеф, а в окружающую жидкость выделяются наночастицы из вещества мишени (рис. 2). В принципе эта методика позволяет сгенерировать наночастицы любого сорта — металлические, диэлектрические, полупроводниковые.

Было показано, что лазерное облучение наночастиц металлов в водных растворах солей урана приводит к существенному отклонению активности радионуклидов этого семейства от равновесных значений [5, 6]. Изменение активности радионуклидов происходит в процессе лазерного облучения металлических мишеней в водных растворах солей урана. При этом наблюдается ускорение спонтанных а- и в-распадов нуклидов, входящих в семейство урана-238. Этот эффект был исследован в широком диапазоне длин волн лазерного излучения и длительностей импульсов [7, 8]. Лазерная абляция мишеней в водных растворах солей нуклидов сопровождается образованием в растворе наночастиц материала мишени и, по-видимому, является необходимым условием изменения активности нуклидов. Этот вывод можно сделать из наблюдения роста активности ряда нуклидов (тория-234) в течение длительного времени после лазерного облучения — до 100 дней [9].

Рис. 3. Облучение импульсным лазерным излучением водного раствора соли цезия-137 с помещёнными в него наночастицами золота.

В настоящей работе речь пойдет об облучении импульсным лазерным излучением водного раствора соли цезия-137 (рис. 3) с помещёнными в него наночастицами золота (рис. 4), которые образуют в воде достаточно стабильный коллоидный раствор [10].

_

Рис. 4. Наночастицы золота, полученные абляцией золотой мишени в водном растворе соли цезия-137.

ЯДЕРНАЯ ФИЗИКА

Стеклянная кювета с водным раствором соли концентрацию ядер цезия-137. Измерение

радиоактивного изотопа цезия-137, в который интенсивности потока гамма-квантов —

добавлены наночастицы золота в концентрации это весьма надежный способ измерения

1012 штук на миллилитр, облучалась через концентрации ядер цезия, поскольку гамма-

прозрачное дно импульсами лазера на парах кванты с энергией 662 кэВ не поглощаются

меди. Энергия каждого импульса составляла ни в жидкости, ни наночастицами, ни стеклом

2 мДж, длительность — 10 нс, частота повторения кюветы.

10 кГц. Характерное время облучения — десять Есть и второй канал бета-распада цезия-137,

часов. Чтобы прозрачное дно кюветы быстро который реализуется с вероятностью 5%. В нем

не разрушалось, лазерный луч фокусировался бета-электрон вылетает из ядра цезия с энергией

не в одно и то же место, а сканировал по порядка 1 МэВ, и ядро бария оказывается в

поверхности кюветы. Внешнее охлаждение невозбужденном, основном состоянии. Этот

кюветы проточной водой предотвращало канал безызлучательный и его невозможно

закипание находящегося в ней радиоактивного использовать для измерений в данной схеме

раствора. эксперимента по той причине, что электроны

В отличие от нуклидов семейства урана-238, с энергией порядка 1 МэВ не могут покинуть

у цезия-137 существует единственный канал кювету — они полностью тормозятся в воде, не

распада — ^-распад. Имеется два канала доходя до стенок кюветы.

в-распада (рис. 5). Первый канал, который Гамма-излучение от неподвижной кюветы

реализуется с вероятностью 95%, — это бета- измерялось полупроводниковым гамма-

распад цезия-137 в возбужденное состояние спектрометром ОЛес-65195-Р с погрешностью

бария-137, потеря возбуждения ядром бария ±5% непрерывно в течение 15 часов до лазерного

приводит к излучению гамма-кванта с энергией облучения, 10 часов во время эксперимента и 15

662 кэВ. То есть, фактически в эксперименте часов после завершения облучения. измеряется количество возбужденных ядер Типичный спектр гамма-излучения от кюветы

бария. Но поскольку этот переход очень с раствором цезия-137 представлен на рис. 6.

быстрый по сравнению с бета-распадом (период Активность раствора измерялась по площади под

полураспада цезия-137 — 30 лет), то фактически спектральным пиком гамма-кванта с энергией

интенсивность гамма-квантов определяет 662 кэВ с помощью специальной программы.

т

р- 30 лет

Значения активности сохранялись в памяти компьютера с частотой 1 раз в секунду, причем время накопления сигнала выбиралось таким, чтобы ошибка измерений не превышала 0.5%.

6000-

зооо -

С

3 2000 -

о

V

О 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600

Energy, keV

Рис. 5. Схема бета-распада изотопа цезия-!37.

Рис. 6. Типичный спектр гамма-излучения от кюветы с раствором цезия-137.

ЯДЕРНАЯ ФИЗИКА

Контраст пика по отношению к фону составлял 120:1.

Предварительные измерения гамма-спектра кюветы с радиоактивным цезием-137 в течение 15 часов до начала облучения лазером показали, что концентрация цезия в кювете за это время не изменилась (что, с одной стороны, вполне ожидаемо, поскольку период полураспада цезия-137 много больше используемого времени наблюдения, а с другой стороны — этот факт указывает на отсутствие возможных путей ухода цезия из кюветы).

Основной результат эксперимента, проведенного совместно со специалистами из Дубны, заключается в обнаружении ими монотонного уменьшения потока гамма-квантов с энергией 662 кэВ на 5% за время лазерного облучения кюветы с раствором радиоактивного цезия-137 в течение 10 часов (рис. 7).

Последующие измерения гамма-спектров в течение 15 часов показали, что после выключения лазера гамма-активность кюветы с раствором остается на постоянном уровне.

Таким образом, за 10 часов лазерного воздействия концентрация радиоактивного цезия в кювете уменьшилась на 5%. Формально, это соответствует ускорению бета-распада цезия-137 не менее, чем в 1200 раз. Однако, в действительности, здесь мы сталкиваемся с проявлением другого ядерного процесса. Обнаруженный эффект мы назвали — "нелинейное тушение радиоактивности цезия-137" — по аналогии с тушением люминесценции в лазерных кристаллах.

10,7-

■ without laser i о with laser

10,4 ■

10,2 ■

*

*

-1— 10

-1— 15

—I— 20

—I— 25

-1— 30

—I— 35

—I— 40

time (h)

Рис. 7. Зависимость интенсивности потока гамма-квантов с энергией 662 кэВ от времени до, во время и после облучения лазерными импульсами кюветы с раствором радиоактивного цезия-137.

3. ВОЗМОЖНЫЕ МЕХАНИЗМЫ УМЕНЬШЕНИЯ РАДИОАКТИВНОСТИ ЦЕЗИЯ

В том, что обнаруженный эффект не является ускорением бета-распада, легко убедиться, следуя методу доказательства «от противного». Не вдаваясь в механизм процесса, предположим, что при лазерном воздействии по каким-то причинам происходит ускорение бета-распада ядра цезия-137. При этом реализуется канал распада в возбужденное состояние ядра бария. Теперь его период полураспада составляет уже не 30 лет, а всего 9 дней (эта цифра получена с учетом того, что за 10 часов уменьшение радиоактивности раствора составило 5%). К чему это тогда приведет? Ядра цезия будут переходить на возбужденный уровень ядер бария в 1200 раз быстрее. Следовательно, и интенсивность потока гамма-квантов с энергией 662 кэВ должна увеличиться в 1200 раз. Однако, гамма-спектрометр этого не регистрирует. Наоборот, он показывает монотонное уменьшение интенсивности во время лазерного облучения. Значит, говорить об ускорении бета распада цезия в данном случае некорректно.

Рассмотрим другую возможность, когда ускоряется бета-распад по безызлучательному каналу цезия в основное состояние бария. Для объяснения экспериментальных данных его период полураспада должен быть равен всего 11 часов, поскольку безызлучательный переход реализуется только в 5% случаев. Бета-распад цезия по этому каналу не будет давать увеличения интенсивности гамма квантов с энергией 662 кэВ, вместо этого будет возникать большое количество электронов с энергией порядка 1 МэВ. Эти электроны, рассеиваясь на окружающих атомах, будут рождать гамма-кванты тормозного излучения с непрерывным спектром энергий от максимума 1176 кэВ и ниже. При помощи гамма-спектрометра можно зарегистрировать их появление, однако, это задача связана с немалыми экспериментальными сложностями. В частности, необходимо, исключить влияние космического гамма-фона на результаты измерений. Работа в этом направлении ведется, но пока достигнутая

10,5-

10,3-

10,1

ЯДЕРНАЯ ФИЗИКА

точность измерений не позволяет сделать определенные выводы.

Третья возможность уменьшения

радиоактивности цезия заключается в осуществлении ядерных реакций в процессе лазерного облучения раствора. Как известно из ядерной физики, для осуществления ядерных реакций необходимо преодоление кулоновского барьера отталкивания

положительно заряженных ядер, участвующих в реакции. Для этого требуются температуры в миллионы градусов, либо ускорители высоких энергий. Очевидно, что в условиях нашего эксперимента ни одна из этих возможностей не осуществляется. Поэтому, о протекании обычных ядерных реакций в данном случае не может идти речи.

Тем не менее, нельзя исключить возможность проявления экзотических ядерных процессов, теорию которых развивают в своих работах доктора физико-математических наук В.И. Манько [11] и В.И. Высоцкий [см., например, работу на стр. 21-36 этого номера и библиографию при ней]. Из их теории следует, что для осуществления экзотической низкоэнергетической ядерной реакции необходимо, чтобы ядра находились в когерентном коррелированном квантовом состоянии. Напомним, что это такие состояния, в которых флуктуации импульса и координаты квантовой частицы не являются независимыми, и поэтому, соотношение неопределенности Гейзенберга записывается для них в виде формулы Шрёдингера-Робертсона [12, 13]. Она учитывает коэффициент корреляции, который в обычных некоррелированных квантовых состояниях равен нулю (тогда эта формула сводится к соотношению неопределенности Гейзенберга), но может быть и очень близок к единице, и тогда произведение флуктуаций координаты и импульса частицы может существенно возрастать. Формально это соответствует возрастанию «эффективной» постоянной Планка на несколько порядков, что в свою очередь приводит к многократному увеличению вероятности туннелирования квантовой частицы через кулоновский барьер.

Есть принципиальное отличие частиц в когерентном коррелированном состоянии по сравнению с частицами, обладающими большой кинетической энергией.

Если частица с большой кинетической энергией сталкивается с атомным ядром, то это ядро, как правило, переходит в возбужденное состояние, распад которого обычно сопровождается излучением гамма-квантов, выходом нейтронов, электронов или других ядерных частиц. В результате, ядро приобретает остаточную радиоактивность.

Если частица находится в когерентном коррелированном состоянии, то большая энергия у нее может появиться из-за флуктуации на очень короткое время, определяемое соотношением неопределенности Шрёдингера-Робертсона. Частица с такой энергией могла бы вступить в реакцию с ядром, но происходит это лишь в том случае, если возбужденное состояние ядра, которое при этом возникает, релаксирует за время, меньшее, чем время существования флуктуации энергии частицы.

То есть не всякая ядерная реакция может осуществиться, а только та, у которой продукты обладают очень коротким временем релаксации в основное состояние. Другими словами, те новые ядра, которые возникают в этих экзотических ядерных процессах, не обладают остаточной радиоактивностью, т.е. стабильны.

Как показал В.И. Высоцкий, для формирования когерентного коррелированного состояния квантовая частица должна оказаться в потенциальной яме, стенки которой испытывают быстрые изменения. Потенциальная яма должна либо монотонно расширяться или сужаться, либо испытывать периодические возмущения. Примером такой потенциальной ямы может служить нано-полость в кристаллической решетке твердого тела, подвергающегося ударному сжатию или разрыву. Другим примером, имеющим непосредственное отношение к эксперименту [10], является наноразмерный кавитационный пузырек в жидкости, объем которого флуктуирует под действием внешних сил. Такие наноразмерные пузырьки появляются при лазерном облучении коллоидного раствора наночастиц золота.

ЯДЕРНАЯ ФИЗИКА

Можно привести некоторые оценки. Средний размер наночастиц в эксперименте [10] — порядка 10 нм. При длительном лазерном воздействии наночастицы фрагментируются и их размер может плавно уменьшаться до 3 нм. Концентрация наночастиц в растворе — 1012 штук на мл, среднее расстояние между ними — порядка 1 мкм.

Что происходит с наночастицей, попавшей в фокус лазерного импульса? Она поглощает энергию лазера, разогревается и становится центром нуклеации — на ней возникает наноразмерный кавитационный пузырек. Поверхность таких пузырьков заряжена. При росте нанопузырька на его поверхности происходит разделение зарядов, а внутри него формируется достаточно большое электрическое поле, которое приводит к электрическому пробою парогазовой смеси внутри пузырька и образованию плазмы, состоящей, в основном из электронов и протонов. Возникшая плазма дальше сама поглощает лазерное излучение, что приводит к дальнейшему росту пузырька. По нашим расчетам, электрическое поле внутри пузырька может достигать величин порядка 10 кВ на см2. Этого достаточно для пробоя газа.

Были проведены специальные эксперименты, в которых измерялась длительность отдельной вспышки от нанопузырька и спектр ее излучения. Получено, что длительность вспышки составляет около 10 нс — это совпадает с длительностью отдельного лазерного импульса. Спектр вспышки — сплошной, что соответствует спектру тормозного излучения электронов в плазме. Оценки температуры плазмы дают величину порядка нескольких электрон-вольт.

Нужно подчеркнуть, что характерное расстояние между нанопузырьками порядка 1 мкм — достаточно большое для того, чтобы считать их независимыми друг от друга. Хорошо известно, что кавитационные процессы наиболее интенсивны, когда пузырьки отдалены друг от друга. Как только они сливаются, эффективность кавитации резко падает. Из этого следует важное условие на интенсивность лазерных импульсов: она должна быть достаточной высокой для формирования кавитационных пузырьков на

наночастицах золота, но не превышать таких величин, когда пузырьки сливаются друг с другом.

Итак, в результате воздействия лазерного импульса на наночастице золота образуется нанопузырек, содержащий электронно-протонную плазму. Фактически, пузырек является для протонов потенциальной ямой, стенки которой деформируются за счет того, что пузырек растет или сжимается. Поэтому протоны могут оказаться в когерентных коррелированных состояниях. Флуктуации энергии протонов в этих состояниях могут быть достаточны для того, чтобы протон прореагировал с находящимся рядом ядром цезия-137 с образованием нерадиоактивного бария-138 в основном состоянии.

Таким образом, третий возможный механизм уменьшения радиоактивности раствора цезия заключается в протекании ядерной реакции между протонами, находящимися в когерентных коррелированных состояниях в нанопузырьках, и ядрами цезия-137 с образованием нерадиоактивного бария-138.

4. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Полученные результаты расширяют список радионуклидов (232Т^ 238Ц 3Н), ускоренный распад которых можно инициировать с помощью лазерного излучения. Эти данные представляют практический интерес, т.к. цезий-137 является одним из наиболее опасных радионуклидов вследствие его быстрого распространения в воде и почве.

В настоящее время в мире существует около двухсот атомных электростанций, в составе которых функционируют почти 450 энергоблоков. Многие из них почти отработали свой ресурс и готовятся к выводу из эксплуатации. В связи с этим вопрос об утилизации жидких радиоактивных отходов (РАО), прежде всего, подреакторной воды, стоит предельно остро. В настоящее время решение проблемы утилизации РАО фактически сводится к их долгосрочному хранению, в процессе которого радиоактивные изотопы распадаются естественным образом в течение десятков и сотен лет. По сути — это перекладывание решения экологических проблем нынешнего поколения на плечи его

72 -

' * АНДРЕЕВ С.Н., ШАФЕЕВ Г.А. ЯДЕРНАЯ ФИЗИКА

ближайших и дальних потомков. Еще острее проблема утилизации РАО встает в случае чрезвычайных ситуаций на ядерных объектах (Чернобыль, Фукусима), а также в случае военных конфликтов с применением ядерного оружия, в результате которых радиационному загрязнению подвергаются обширные территории. Поэтому разработка технологий ускоренной дезактивации радиационных загрязнений и утилизации РАО является актуальной и приоритетной задачей ядерной физики.

Относительная простота технологической реализации лазерного тушения радиоактивности дает реальную возможность его использования для дезактивации радиационных загрязнений и корректировки состава радиоактивных отходов атомной энергетики.

ЛИТЕРАТУРА

1. Курчатов ИВ. О возможности создания термоядерных реакций в газовом разряде. Успехи физических наук, 1956, 59(4):603-618.

2. Забабахин ЕИ, Забабахин ИЕ. Явления неограниченной кумуляции. Москва, Наука, 1988, 161 с.

3. Аскарьян ГА, Прохоров АМ, Шипуло ГП, Чантурия ГФ. Луч ОКГ в жидкости. ЖЭТФ, 1963, 44(6):2180-2182.

4. Аскарьян ГА, Прохоров АМ, Шипуло ГП. Светогидравлический эффект. Диплом № 65. Приоритет 28.2.1963. Открытия, изобретения, промышленные образцы, товарные знаки, 1969, № 19, с.4.

5. Simakin AV, Shafeev GA. Initiation of nuclear reactions under laser irradiation of Au nanoparticles in the aqueous solution of Uranium sait. Appl. Phys. A, 2010, 101(1):199.

6. Симакин АВ, Шафеев ГА. Влияние лазерного облучения наночастиц в водных растворах соли урана на активность нуклидов. Квантовая электроника, 2011, 41(7):614.

7. Бармина ЕВ, Сухов ИА, Лепехин НМ, Присеко ЮС, Филиппов ВГ, Симакин АВ, Шафеев ГА. Применение лазеров на парах меди для управления активностью изотопов урана. Квантовая электроника, 2013, 43(6):591-596.

8. Shafeev GA, in: Uranium: Characteristics, Occurrence and Human Exposure. Ed. by A.Ya. Vasiliev,

M.Sidorov. New York, Novapubl. Inc., 2012, pp 117-153.

9. Kirichenko NA, Simakin AV, Shafeev GA. Long-term variation in nuclide activities under laser ablation of metallic targets in aqueous solutions of uranium salt. Phys.Wave Phenomena, 2014, 22(2):81.

10. Бармина ЕВ, Симакин АВ, Шафеев ГА. Лазерно-индуцированный распад цезия-137. Квантовая электроника, 2014, 44(8):791-792.

11. Додонов ВВ, Манько ВИ. Инварианты и эволюция нестационарных квантовых систем. Труды ФИАН. Москва, Наука, 1987, 183:286-351.

12. Robertson НР. A general formulation of the uncertainty principle and its classical interpretation. Physical Review, 1930, 35(5):667.

13. Schrodinger E. Zum Heisenbergschen Unscharfeprinzip. Berl. Koniglich Akad. Wiss., 1930, 24:296-303.

Андреев Степан Николаевич

д.ф.-м.н., проф.

Институт общей физики им. А.М.Прохорова РАН 38, ул. Вавилова, Москва 119991, Россия nauka@gpi.ru

Шафеев Георгий Айратович

д.ф.-м.н., проф.

Институт общей физики им. А.М.Прохорова РАН 38, ул. Вавилова, Москва 119991, Россия shafeev@kapella.gpi.ru

NUCLEAR PHYSICS

NONLINEAR QUENCHING OF CESIUM-137 RADIOACTIVITY BY LASER ABLATION

Stepan N. Andreev, George A. Shafeev

A.M. Prokhorov General Physics Institute, Russian Academy of Sciences, http://www.gpi.ras.ru Moscow 119991, Russian Federation nauka@gpi.ru, shafeev@kapella.gpi.ru

Abstract. As a result of experiments on laser ablation of metal nanoparticles in a solution containing radioactive cesium-137 transformation of cesium into stable barium was detected. The obtained results allow the establishment of effective technologies for disposal of liquid radioactive wastes containing cesium-137 and other dangerous isotopes.

Keywords: copper vapor laser, gold nanoparticles, laser ablation, radionuclides

PACS 42.62.-b; 61.46.-w; 78.66.-w

Bibliography — 13 references RENSIT, 2017, 9(1):65-73_

Received 10.05.2017 DOI: 10.17725/rensit.2017.09.065

РЭНСMТ | 2017 | TOM 9 | HOMEP 1