В рамках пересмотренной около пяти лет назад стратегии национальной обороны Бразилия намерена в 2023 году принять на вооружение свою первую атомную подводную лодку SN-BR. Предварительные шаги на пути к этой цели уже сделаны: в стране открылся завод по производству гексафторида урана, началось проектирование атомной энергетической установки, открылась судостроительная верфь и ведется подготовка операторов ядерных реакторов. Строительство атомной подлодки, столь желанное для властей Бразилии, обязательным для безопасности страны не является, но сулит большую экономическую выгоду. Фактически Бразилиа может попытаться в морском деле повторить успех авиастроительной компании Embraer.
Подводный атом
Основным преимуществом подводного флота является возможность вести скрытное патрулирование заданного района на протяжении длительного времени. При этом использование атомной энергетической установки на корабле ограничивает автономность его патрулирования фактически лишь возможностями экипажа. Следует также учитывать, что Бразилия обладает морской границей протяженностью 8,5 тысячи километров. В настоящее время с задачами патрулирования прибрежной зоны в составе ВМС Бразилии справляются пять дизель-электрических подводных лодок типов «Тупи» и «Тикуна», построенные по немецким проектам Type 209/1400 и Type 209/1500PN.
Страны по Количеству Ядерного Оружия
Острой необходимости в строительстве собственной многоцелевой атомной подводной лодки, проект которой получил название SN-BR, Бразилия не испытывает, и это было отмечено при обнародовании стратегии национальной безопасности. В документе оговаривалось, что у Бразилии нет врагов в регионе и в обозримом будущем они не появятся, что, как заявили тогда в правительстве, осложняет поиск рациональных причин для поддержания высокого уровня расходов на оборону и модернизацию вооруженных сил. Отсутствие явной угрозы оставило в подвешенном состоянии и вопрос о необходимости создания именно атомной подлодки. Тем не менее, несмотря на отсутствие военных причин для реализации проекта, политическое и экономическое обоснование у него есть. Но об этом чуть позже.
Почти пять лет назад правительство и министерство обороны Бразилии разработали поэтапный план создания национальной атомной подводной лодки, предусматривающий достижение поставленной задачи в три шага. Первый предусматривал отказ от сложной цепочки обогащения урана для атомных электростанций (их в стране сейчас три, но к 2025 году реакторов станет десять). В этой цепочке Бразилия на предприятиях в Арамаре и Резенди производит «желтый кек» (концентрат природного урана), а затем отправляет его в Канаду для переработки в гексафторид урана (необходим в процессе обогащения), после чего полученное вещество отправляется уже в Европу для финального обогащения и производства топливных элементов.
Принцип работы ядерного реактора
Отчасти этот этап уже пройден. В Бразилии планируется построить четыре предприятия по производству гексафторида урана, одно из которых уже начало работать в 2012 году. В 2008 году командующий ВМС Бразилии адмирал Жулио Соареш де Моура Нету заявил, что страна сможет перейти на полный цикл обогащения урана уже в 2010 году, но эти планы были несколько сдвинуты. В любом случае полный цикл обогащения урана и производства топливных элементов для ядерных реакторов будет доступен Бразилии в ближайшие пять-шесть лет. В рамках этого же этапа Национальная атомная комиссия Бразилии с 2011 года проводит подготовку операторов морских атомных энергетических установок.
Второй этап реализации программы подразумевает разработку компактного, приспособленного к эксплуатации на корабле водо-водяного реактора проекта Aramar. Подготовка к этой работе оценивалась в 525 миллионов долларов и включала в себя создание нескольких научно-исследовательских центров. Согласно действующему графику, создание морского варианта атомной энергетической установки должно завершиться в 2016 году. По неподтвержденным данным, Россия предлагала продать Бразилии атомную подлодку, однако контракт подписан не был, поскольку российская сторона отказалась от передачи технологий строительства подводных атомоходов и некоторых элементов силовой установки.
Наконец, третий этап предусматривает непосредственно строительство атомной подлодки SN-BR. В 2008 году Бразилия и Франция подписали соглашение о сотрудничестве в области строительства подлодок, а в 2009 году бразильская компания Odebrecht и французская DCNS заключили контракт на строительство четырех дизель-электрических подводных лодок типа «Скорпен», судостроительной верфи UFEM в Итагуаи в штате Рио-де-Жанейро, а также совместное проектирование неатомных элементов перспективной атомной подлодки. Весь проект в целом, получивший название ProSub, оценивается правительством в 7,8 миллиарда реалов (3,8 миллиарда долларов), однако реально его стоимость может достичь восьми-девяти миллиардов долларов.
Судостроительное предприятие в Итагуаи, которое и будет заниматься строительством четырех подлодок типа «Скорпен», а затем и атомной подводной лодки, открылось 1 марта 2013 года. Общая площадь предприятия составляет 55 тысяч квадратных метров. В распоряжении UFEM ─ портальный кран грузоподъемностью 150 тонн, высокопроизводительные прессы для формовки стальных конструкций, цех для сборки корпусных секций, а также два сухих дока для проведения технического обслуживания подводных лодок на всем протяжении их жизненного цикла, проведения промежуточного и капитального ремонтов.
Техпараметры
Работы по созданию новой подлодки в Бразилии начались в июле 2012 года. Ожидается, что на разработку проекта потребуется около трех лет. Согласно действующему графику, строительство новой подлодки начнется в 2016 году, а в состав бразильского флота она будет включена в 2023 году. Непосредственно стоимость строительства корабля оценивается в 2,6 миллиарда долларов, из которых 1,6 миллиарда будут потрачены на сборку атомного реактора. Участие французской компании DCNS в этом проекте ограничивается помощью в сборке корпуса подлодки и оборудовании неатомных отсеков корабля.
Изначально Бразилия планировала создать собственную атомную подводную лодку на базе немецкого проекта Type 209/1400, поскольку технические особенности таких кораблей бразильской промышленности знакомы ─ по договору купли-продажи с Германией субмарины этого проекта были построены на территории латиноамериканской страны. Позднее бразильское правительство от этих планов отказалось, поскольку доступные стране технологии пока не позволяют создать реактор, достаточно компактный, чтобы его можно было разместить внутри подлодки с небольшим водоизмещением. Кроме того, пришлось бы вносить значительные изменения в конструкцию Type 209/1400, которые учитывали бы наличие на борту ядерной силовой установки.
По какому именно проекту будет теперь строиться бразильская подводная лодка, пока неизвестно. По предварительной информации, ее подводное водоизмещение составит шесть тысяч тонн. Для сравнения, подводное водоизмещение подлодок типа «Скорпен» составляет 1,6-1,8 тысячи тонн и две тысячи тонн у бразильской версии. К слову, подлодки «Скорпен» для Бразилии будут на пять метров длиннее и получат доработанные воздухонезависимые силовые установки. По своим параметрам перспективная бразильская атомная подлодка будет скорее сопоставима с перспективными французскими кораблями проекта «Барракуда», индийским «Арихант» и имеющимися в составе ВМС США «Лос-Анджелесами».
На бразильскую подлодку будут установлены французские системы боевого управления SUBTICS и сонары S-CUBE производства Thales. Французская же компания Sagem поставит для корабля системы инерциальной навигации, электронно-оптический перископ и навигационные радары. Наконец, компания MBDA поставит противокорабельные ракеты SM39 Exoset Block II и торпеды. Окончательный набор вооружения подлодки пока не определен. Сперва для работы реактора перспективной атомной подлодки будет использоваться уран, обогащенный до пяти процентов, а затем установку переведут на уран со степенью обогащения в 20 процентов.
С учетом всех реализуемых в настоящее время в Бразилии программ, включая проект модернизации подлодок типа «Тупи» американской компанией Lockheed Martin, в 2023-2025 годах подводный флот страны будет включать в себя десять кораблей: четыре ─ проекта Type 209/1400, один ─ Type 209/1500PN, четыре ─ «Скорпен» и один ─ SN-BR. Пока министерство обороны Бразилии объявило о намерении закупить только одну атомную подводную лодку; о возможности расширения контракта ничего неизвестно. Такой минималистичный заказ в отношении корабля дорогостоящего проекта, потребовавшего реализации множества параллельных связанных программ, выглядит довольно странно: для обеспечения масштабного патрулирования береговой линии, раз уж об этом было заявлено в стратегии, проще и дешевле было бы приобрести дизель-электрические подлодки, благо выбор такого класса кораблей на мировом рынке велик.
Не для войны, но для дела
Военное обоснование необходимости строительства и принятия на вооружение атомной подводной лодки в 2008 году дал ныне покойный Жозе Аленкар Гомис да Силва, занимавший тогда пост вице-президента Бразилии. По его словам, подводный флот страны способен обеспечить адекватное патрулирование только четырех миллионов квадратных километров, а атомные подлодки позволят значительно расширить эту зону, «защитить месторождения на континентальном шельфе и предотвратить любое проявление агрессии в бразильских территориальных водах».
При этом Аленкар заявил, что решение вооружиться атомной подлодкой никак не связано с воссозданием американского Четвертого флота ВМС (существовал в 1943-1950 годах; против его восстановления выступали правительства Аргентины, Бразилии и Венесуэлы), к зоне ответственности которого относятся Карибский бассейн, а также Центральная и Южная Америки. Других отдельных объяснений необходимости построить подводный атомоход Бразилия не давала. В итоге так и осталось непонятным, зачем бразильскому флоту понадобился корабль, возможности которого однозначно являются чрезмерными для заявленного круга задач. Особенно если учесть, что Бразилия никогда не провозглашала намерения расширить свое военное присутствие в мировом океане.
Впрочем, для столь дорогостоящего проекта есть объяснение: развитие технологий и военный экспорт. По сути, на базе предприятия Odebrecht, с бразильской стороны участвующего в программе ProSub, правительство Бразилии намерено реализовать морской вариант успешной модели развития авиастроительной компании Embraer. Вкратце: этой компании удалось совершить скачок в разработке продукции военного назначения, выйти на мировой рынок вооружений и закрепиться там, а также адаптировать ряд военных технологий к гражданскому сектору.
Во многом благодаря Embraer Бразилия сегодня, по данным Стокгольмского института исследования проблем мира (SIPRI), занимает 27-е место среди крупнейших военных экспортеров. Объем бразильского оборонного экспорта, по оценке шведов, в 2011 году составил 27 миллионов долларов в ценах 1990 года (46,5 миллиона долларов в ценах 2011 года), причем почти вся эта сумма пришлась на самолеты. По данным же правительства Бразилии, в 2011 году страна поставила за рубеж вооружений и военной техники на общую сумму в 308,6 миллиона долларов, что существенно больше шведской оценки. При этом общий объем бразильского гражданского и военного экспорта достиг 256 миллиардов долларов.
Разработка морского варианта атомной силовой установки вполне вписывается в обещание бразильского правительства, данное в начале 2000-х годов, активно развивать экспорт морской и авиационной техники гражданского и военного назначения. По сути, атомному реактору все равно, на какой класс корабля он будет устанавливаться, однако для бразильской экономики важно иметь пару козырных тузов в рукаве, чтобы завоевать себе чуть больше места в мировой торговле. Правда, если в гражданском судостроении у Бразилии с ее возможными атомоходами еще есть шансы, то на рынке атомных подводных лодок все будет гораздо сложнее, и тут уже недостаточно будет предложить потенциальным покупателям просто корабль с ядерной установкой. Понадобятся комплексы вооружения, системы управления ─ хоть что-то уникальное (или дешевое, но надежное), что позволит завоевать место на рынке.
Не говоря о том, что по завершении проекта в распоряжении Бразилии окажутся подготовленные специалисты по атомным силовым установкам и подводным кораблям с такими движителями, учтем еще один очень важный экономический аспект. Речь идет об общем промышленном подъеме (разработка реактора затрагивает множество смежных областей; в проекте ProSub участвуют еще 30 бразильских гражданских предприятий, получивших разные уровни допуска к технологиям) и в конечном итоге удешевлении атомной энергии за счет перехода страны на самостоятельное обогащение урана и удовлетворение нужд своей атомной энергетики. Словом, всего одна подлодка, зато сколько пользы.
Источник: lenta.ru
Факты о радиации
Угрозы радиационного поражения личного состава на атомных лодках по сути дела не существует. Так, если допустимой дозой облучения принять дозу в 0,1 р в неделю, то уровни радиации, обнаруживаемые в помещениях таких лодок, составляли менее 5% от этой дозы. Конструкция ядерных реакторов атомных подводных лодок предусматривает эффективную защиту личного состава от облучения.
Существует вероятность разрушения саркофага, закрывающего реактор на Чернобыльской АЭС. Это может вызвать утечку радиации.
Произошло обрушение здания, находящемся в 50 метрах от саркофага, как заявляют ученые, дальнейшее разрушение может продолжится.
При постройке Центрального вокзала Нью-Йорка было использовано большое количество гранита. По этой причине уровень радиации там очень высок и превышает даже нормы, допустимые на атомных электростанциях.
А всё потому, что стены вокзала, а также его основание были построены с использованием гранита. Давно известно, что этот материал обладает способностью удерживать естественную радиацию.
Средний курильщик в течение года получает дозу излучения, примерно равную 300 рентгеновским процедурам. Это связано с тем, что в дыме присутствуют радиоактивные изотопы.
Дело в том, что в некоторых сигаретах есть радиоактивный элемент полоний 210. Радиоактивный изотоп этого вещества в небольших концентрациях есть в листьях табака. Со временем он накапливается и вызывает онкологические заболевания.
24 декабря 2004 года Земля попала под самый сильный в истории выброс радиации. Этот выброс пришёл от нейтронной звезды, находящейся в 50 тысячах световых лет от нашей планеты.
Толчки, образованные на поверхности нейтронной звезды (SGR 1806-20), вызывают огромные колебания в звезде; колебания магнитного поля, которые сопровождают их, часто приводят к огромным выбросам гамма-излучения.
Бананы имеют довольно высокий уровень радиоактивности.
Причина кроется в корнях дерева, которые поглощают вредное излучение. В бананах же радиоактивность присутствует в их генетическом коде. Однако, любители этого фрукта могут быть спокойны: ведь нужно съесть, по крайней мере, 5 миллионов плодов, чтобы возникли первые симптомы лучевой болезни. Но факт есть факт
Закрывая глаза, астронавты иногда видят яркие вспышки. Они вызваны космическим излучением, попадающим на сетчатку.
Эффект световых вспышек в глазах космонавтов свидетельствует о том, что вспышки возникали в основном за счет тяжелых заряженных частиц, которые входят в состав космических лучей, приходящих к нам из глубин Галактики.
Пилоты и стюардессы в год получают большую дозу излучения, чем работники АЭС. Поэтому они официально классифицируются как «работающие в условиях радиации».
Физики выяснили, что пассажиры самолета, пролетающего сквозь грозовой фронт, сталкиваются с риском получить сильную дозу радиации. Опасность исходит от «темных молний», невидимых глазу вспышек гамма-излучения.
Горсть урана почти так же радиоактивна, как 10 бананов.
Речь идет об обедненном уране, ещё нет никаких убедительных эпидемиологических данных, которые бы подтверждали воздействие обеднённого урана на здоровье человека.
Программа США по разработке ядерного оружия получила название «Манхэттенский проект». В рамках этой программы ставились довольно жестокие эксперименты по воздействию радиации на человека.
В конце декабря 1945 года по 95 микрограммов плутония-239 было введено двум неизлечимо больным пациентам в госпитале города Чикаго. Доза в сто раз превосходила максимально безопасную. Молодой мужчина скончался через семнадцать дней, пожилая женщина прожила сто семьдесят.
В рамках того же Манхэттенского проекта Альберт Стивенс получил инъекцию плутония. Он умер лишь спустя 20 лет и стал человеком, прожившим дольше всего после такой дозы радиации.
В уколе содержалась смесь из 0.2 микрограммов плутония 238 и 0.75 микрограммов плутония 239. В секретных документах Альберт Стивенс проходил под записью CAL-18.
Владимир Правик был одним из первых пожарных, тушивших Чернобыльскую АЭС. Говорят, что под воздействием радиации его глаза поменяли цвет с коричневого на голубой.
Изменение оттенка возможно и под воздействием гамма излучения.
Радий, открытый Марией Кюри, сначала использовали везде — от зубной пасты до конфет. Естественно, это привело к проблемам со здоровьем.
В 1920-х и начале 1930-х, в продажу, например, в США поступили содержащие радий мази, косметические кремы, зубные пасты (считалось, что они помогают против кариеса и улучшают пищеварение), беруши, шоколадные батончики, мыло, суппозитории, и даже противозачаточные средства. Сами понимаете к чему это привело.
Люди, живущие рядом с угольными электростанциями, получают большую дозу излучения, чем те, кто живёт рядом с АЭС.
Выбросы угольной теплоэлектростанции (зола и токсичные газы) наносят организму химический вред, несопоставимый с облучением от нормально работающей АЭС. Более того, в выбросах угольной ТЭС содержатся сконцентрированные природные радионуклиды (торий, уран, радий, калий-40)
В середине 20 века в Америке продавалась игра под названием «Лаборатория атомной энергии Гилберт U-238». В её комплект входили образцы настоящего урана 238.
Игра включала в себя описания простейших опытов, а также образцы «безвредного» урана. Через несколько десятилетий выяснилось, что уран-238 вызывает рак, лейкемию и другие тяжелые заболевания.
В ближайшие несколько тысяч лет система двойной звезды WR 104 должна превратиться в сверхновую. Этот выброс радиации может вызвать на Земле массовое вымирание.
Ранее считалось, что поток гамма-излучения, будучи выброшенным в космос при этом взрыве, может достигнуть Земли, но это предположение не подтвердилось.
Американские флаги на Луне полностью выцвели из-за солнечной радиации.
Гамма излучение нарушает молекулярные связи. Это в конце концов приводит к потере пигментом его окраски приводит к выцветанию краски.
Мы постоянно подвергаемся воздействию радиации, большая часть которой безвредна. Опасно только ионизирующее излучение в достаточно высоких дозах (рентгеновские лучи, гамма-лучи и т.п.) Возможно мы просто адаптируемся.
Источник: ekabu.ru
Новый адсорбент селективно извлекает уран из морской воды
В океанической воде растворено огромное количество солей урана — около четырех миллиардов тонн в пересчете на уран. Это примерно в тысячу раз больше разведанных запасов урана в месторождениях на суше и вполне достаточно, чтобы удовлетворить потребности атомной энергетики на века. Проблема в том, что уран в океане более или менее равномерно распределен по всему объему воды, а его концентрация составляет всего около трех миллиардных долей. Это означает, что для эффективной добычи нужно «процеживать» огромные массы воды и извлекать из нее уран с как можно меньшим количеством примесей. Химики из США, похоже, смогли разработать подходящий для этого адсорбент, подсмотрев решение у некоторых живых организмов, которые используют специальные молекулы для избавления от избытков железа.
Из вод Мирового океана уже добывают некоторые химические элементы и их соединения. Самый очевидный пример — хлорид натрия, для которого моря и океаны служат практически неисчерпаемым источником (в отличие от соляных шахт и соленых озер).
Другие металлы — магний, калий и кальций — тоже добывают из морской воды в промышленных масштабах, причем такая добыча наносит меньший вред окружающей среде, чем разработка наземных месторождений (U. Bardi, 2010. Extracting minerals from seawater: an energy analysis). И хотя этих металлов в воде меньше, чем натрия, добывать их относительно несложно: морскую воду упаривают или медленно охлаждают, и их соли, отличающиеся меньшей растворимостью, осаждаются в первую очередь.
В морской воде содержатся и более ценные химические элементы — медь, никель, ванадий и уран. Но их концентрации гораздо меньше, поэтому надежных и экономически выгодных способов добычи этих металлов пока нет (P. Loganathan et al., 2017. Mining valuable minerals from seawater: a critical review). В последние годы особое внимание уделяется разработке методов извлечения из воды урана.
Интерес к урану, естественно, объясняется той ролью, которую один из его нуклидов играет в мировой энергетике, — тем более что, по среднесрочному прогнозу МАГАТЭ, потребность в ядерной энергии будет оставаться высокой.
Над задачей получения урана из морской воды ученые трудятся уже около полувека. Извлекать уран и другие редкие элементы из морской воды тем же способом, что и натрий, не получается: малые концентрации не позволяют проводить эффективное осаждение.
Наиболее перспективным методом видится использование адсорбирующего материала, который мог бы сначала захватить требуемые ионы из воды, впитав их как губка, а потом легко «отпустить» их. Попытки извлечь уран из морской воды с помощью адсорбентов предпринимались неоднократно. Исследователи пробовали использовать слоистые неорганические материалы (M.-L. Feng et al., 2016.
Efficient removal and recovery of uranium by a layered organic–inorganic hybrid thiostannate), модифицированные белки (L. Zhou et al., 2014. A protein engineered to bind uranyl selectively and with femtomolar affinity) и ионообменные смолы, содержащие хелатообразующие фрагменты (A. Sather et al., 2010. Selective recognition and extraction of the uranyl ion).
Хелатирующие (от лат. chela — «клешня») лиганды часто применяются в извлечении, обогащении и разделении переходных металлов: связываясь с ионом металла несколькими центрами, как клешнями, они образуют устойчивые комплексы.
Наиболее эффективные адсорбенты урана, известные к настоящему времени, содержат амидоксимные (amidoxime) или имид-диоксимные (imide-dioxime, H3IDO) функциональные группы. Эти молекулярные фрагменты часто применяются как рецепторы для связывания уранил-катиона (UO2 2+ ) — именно в этой форме уран чаще всего содержится в морской воде.
Стратегия разработки адсорбентов следующая: группу H3IDO, связывающую уранил-катион, прививают к полиакрилонитрилу, получая нерастворимый в воде адсорбент, через который можно пропускать морскую воду. Адсорбционная емкость таких модифицированных полимеров может превышать 4 грамма урана на один грамм адсорбента (Q. Sun et al., 2018. Bio-inspired nano-traps for uranium extraction from seawater and recovery from nuclear waste).
Исследователи из Национальной лаборатории Ок-Ридж и Национальной лаборатории им. Лоуренса в Беркли, работающие под руководством Александра Иванова (Aleksandr Ivanov) и Джона Арнольда (John Arnold), решили обратить внимание на сидерофоры (Siderophore) — железопереносящие белки. Это класс хелатообразующих соединений с азотными и кислородными донорными группами (см.
Донорно-акцепторное взаимодействие), которые используются некоторыми видами бактерий и грибков как резервуары для секвестирования избытков железа. Они рассматриваются как потенциальные лиганды для связывания f-элементов, к которым относится уран (L. Mullen et al., 2007. Complexation of uranium (VI) with the siderophore desferrioxamine B). У сидерофоров, полученных искусственным путем, чрезвычайно высокое сродство к железу, однако пока известно очень мало примеров комплексов f-элементов с сидерофорами.
Лиганды для селективного распознавания металлосодержащих ионов. a — глутароимид-диоксим (glutaroimide-dioxime, H3IDO) — главная функциональная группа адсорбентов урана из морской воды. b — схематичное представление белка для поглощения гидроксаматного (см. Гидроксамовые кислоты) комплекса железа, отдельно вынесена первичная структура отвечающего за связывание железа активного центра белка — феррихрома (Ferrichrome), представляющего собой сидерофор природного происхождения. c — бис-(гидроксиламино)-1,3,5-триазин (H2BHT) — искусственный сидерофор, разработанный для связывания урана в обсуждаемой работе. Рисунок из обсуждаемой статьи в Nature Communications
На основании предварительных оценок прочности различных комплексов сидерофоров с металлами ранее уже предполагалось, что ионы железа в степени окисления +3 (Fe 3+ ) и уранил-катион (UO2 2+ ) должны практически одинаково реагировать с кислород- и азотсодержащими сидерофорами. Опираясь на эту гипотезу, авторы обсуждаемой статьи синтезировали искусственный сидерофор — бис[гидрокси(метил)амино]-4-морфолино-1,3,5-триазин (H2BHT). Затем они модифицировали сополимер этилена и акриловой кислоты, связав с ним этот лиганд.
Адсорбционная емкость нового материала в отношении урана была ниже, чем у известных адсорбентов, — всего 0,1 грамм урана на грамм адсорбента. Но зато наличие в растворе, из которого шло поглощение урана, ионов, содержащих ванадий, не влияло на связывание материалом урана: у «полимеризованного» сидерофора H2BHT сродство к производным урана (VI) оказалось гораздо больше, чем к производным ванадия (V), если сравнивать его с другими известными тридентатными лигандами (см. Tridentate ligand) O,N,O-типа (в том числе и с уже упоминавшимся лигандом H3IDO).
Взаимодействие хелатирующего лиганда H2BHT с уранил-катионом. Уран — золотистый шарик в центре, атомы кислорода показаны красным, азота — синим, углерода — светло-коричневым, водорода — белым. Рисунок с сайта cen.acs.org
В результате новый адсорбент связывает только уранил-ионы, а адсорбированный уран можно легко «отмыть» от адсорбента, просто обработав его слабощелочным водным раствором (например, раствором карбоната натрия). Щелочная среда способствует тому, что донорные атомы лиганда H2BHT приобретают частично отрицательный заряд, их связь с оксокатионом (см.
Oxycation) уранила ослабляется, и в результате связь адсорбент-катион разрушается. Эта процедура не только позволяет собрать уран, связанный адсорбентом, но и регенерирует сам адсорбент, который затем может использоваться повторно. Еще одной важной деталью исследования можно назвать то, что адсорбирующая способность практически не теряется при переходе от низкомолекулярного соединения H2BHT к полимеру, содержащему фрагменты этого лиганда в боковых цепях. Увы, но у многих низкомолекулярных лигандов, хорошо связывающих определенные ионы металлов и неметаллов, в составе высокомолекулярного соединения значительно понижалось, а иногда и терялось сродство к «своим» металлам.
В дальнейшем исследователи планируют развивать свой успех в двух направлениях. Во-первых, очевидно, что перспективно получение специфического адсорбента урана с более высокой емкостью, — при такой легкости отделения урана от модифицированного адсорбента это не должно быть сложной задачей. Во-вторых, аналогичные методы могут помочь разработать лиганды, которые смогут использоваться для извлечения из морской воды и других важных металлов: не стоит забывать, что золота в мировом океане растворено не меньше, чем урана, а получать этот металл из воды человечество пока еще тоже не научилось.
Источник: Alexander S. Ivanov, Bernard F. Parker, Zhicheng Zhang, Briana Aguila, Qi Sun, Shengqian Ma, Santa Jansone-Popova, John Arnold, Richard T. Mayes, Sheng Dai, Vyacheslav S. Bryantsev, Linfeng Rao, Ilja Popovs. Siderophore-inspired chelator hijacks uranium from aqueous medium // Nature Communications. 2019. V. 10. Article number: 819.
DOI: 10.1038/s41467-019-08758-1.
Аркадий Курамшин
Источник: elementy.ru