КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер 21-73-00304

НазваниеСверхбыстрое спекание перовскитоподобной SrTiO3 керамики для иммобилизации высокоэнергетического стронция-90

РуководительШичалин Олег Олегович, Кандидат химических наук

Организация финансирования, регион федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Дальневосточный федеральный университет", Приморский край

Период выполнения при поддержке РНФ

07.2021 - 06.2023

Конкурс№60 - Конкурс 2021 года «Проведение инициативных исследований молодыми учеными» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными.

Область знания, основной код классификатора 03 - Химия и науки о материалах, 03-204 - Радиохимия

Ключевые словаминералоподобные материалы, перовскит, керамические матрицы, радионуклиды, иммобилизация, стронций, гидролитическая устойчивость, источники ионизирующего излучения, искровое плазменное спекание, микроволновое спекание, реакционное спекание.

Код ГРНТИ31.15.23

СтатусУспешно завершен

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Разработка новейших и усовершенствование востребованных материалов и изделий в современной атомной промышленности, ядерных и радиационных технологиях, отвечающим высоким требованиям качества и безопасности обращения с ними, является важным критерием развития атомной отрасли. В частности, такие чрезвычайно востребованные материалы как иммобилизаторы энергогенерируемых радионуклидов стронция-90 на основе минералоподобной керамики SrTiO3, используемые в конструкциях источников ионизирующего излучения (ИИИ), радиоизотопных термоэлектрогенераторов (РИТЕГ) и тепловых установках (РТУ), постоянно подвержены ужесточению требований к своему эксплуатационному качеству в виду высокой степени радиационной опасности. Уникальность данных материалов заключается в их исключительном качестве, которое по своему высокому уровню несопоставимо с аналогами из других областей промышленности, в виду тех жестких требований, которые накладывают экстремальные условия их эксплуатации. В новый технологический уклад производства таких функциональных материалов входит использование передовых и инновационных технологий их получения, что обуславливает успех в достижении уникальных свойств, превосходящих аналоги. В этой связи, настоящий проект направлен на разработку промышленно значимых материалов керамического типа перовскитоподобной структуры SrTiO3 с регулируемыми физико-химическими характеристиками и улучшенными эксплуатационными свойствами, с применением передовых технологий сверхбыстрого спекания в электрических и электромагнитных полях (искровое плазменное спекание (ИПС), микроволновое спекание гибридного нагрева (гСВЧ) и их модификаций реакционного спекания). Проект предполагает изучение процессов сверхбыстрого спекания SrTiO3 керамики высокой относительной плотности (не менее 98 %) и емкостью иммобилизации стронция-90 (>30 масс.%), бездефектной мелкозернистой структурой, высокой механической прочности (>100 МПа), которая будет сверхустойчива к гидролитическому (выщелачивание <10-7-10-8 г/см3 •сут в различных средах), термическому и химическому (при термоокислительной и реагентной обработке), механическому (в статических и динамических режимах нагрузки) воздействиям, а также устойчивы электронному и нейтронному облучению. В результате научная новизна исследования будет определяться накоплением новых научных сведений о механизмах сверхбыстрой (минуты) консолидации высокодисперсного и высокогомогенного SrTiO3 сырья (полученного оригинальным золь-гель цитратным способом), а также реакционной смеси, в условиях сверхбыстрого спекания: динамика консолидации, параметры уплотнения, фазовые превращения и структурные изменения исходного порошкового сырья, диффузионные явления, формирование эксплуатационных характеристик требуемого высокого качества получаемых образцов SrTiO3 матриц. Впервые будут изучены технологические принципы формирования соединенного композита по типу SrTiO3 “керамика- радиационно устойчивая сталь” в виде образца тестового изделия и исследованы физико-химические особенности формирования прочного соединения в данной системе в зависимости от условий ИПС, гСВЧ. Результат способен привести к расширению научных знаний в области неорганического синтеза для прикладной радиохимии и получения, керамических минералоподобных систем, изготовлению изделий нового и более высокого качества, отработки технологий эффективного, безопасного и более выгодного производства соответствующей продукции в международных тендерах мирового рынка. Результаты исследования будут опубликованы в ведущих научных журналах, в том числе первого квартиля, будут востребованны и интегрированны в образовательные программы подготовки студентов специалитета ФГАОУ ВО «ДВФУ» по направлению 18.05.02 «Химическая технология материалов современной энергетики», а также лягут в основу подготовки кандидатской диссертации аспиранта к сроку завершения реализации проекта.

Ожидаемые результаты
Проект обеспечит наработку и развитие научных основ современных технологий сверхбыстрого спекания перовскитоподобной SrTiO3 керамики с регулируемыми физико-химическими характеристиками и улучшенными эксплуатационными свойствами для создания сверхустойчивых матриц, обеспечивающих надежную иммобилизацию стронция-90 и применяемых в производстве радиоизотопной продукции для различных устройств, при этом конкретными ожидаемыми результатами следует считать: - Разработка оригинального способа золь-гель (цитратного) синтеза высокогомогенного и высокодисперсного порошка SrTiO3 из растворов солей стронция, с учетом оптимальных условий формирования кристаллического монофазного состава (с содержанием стронция не менее 30 масс.%) и ультра- или микродисперсного размера зерна. - Разработка новых эффективных способов сверхбыстрого спекания высокодисперсного SrTiO3 по технологии искрового плазменного спекания (ИПС) и микроволнового спекания гибридного нагрева (гСВЧ), а также впервые будет реализован твердофазной синтез SrTiO3 керамик по технологии сверхбыстрого реакционного спекания (Р-ИПС) и (Р-гСВЧ) реакционных смесей с получением перовскитоподобных керамик с относительной плотностью (не менее 98 %), заданного монофазного состава (без примесей и содержанием стронция (>30 масс.%), бездефектной мелкозернистой структурой, высокой механической прочности (>100 МПа), с высокой гидролитической стойкостью (выщелачивание <10^-7-10^-8 г/см3 •сут в различных средах), термической и химической устойчивостью (при термоокислительной и реагентной обработке) и устойчивости к облучению в потоке электронов и нейтронов. - Выявление и установление новых фундаментальных знаний о принципах формирования SrTiO3 керамик, включающие сведения о динамике консолидации, скоростях усадки спекаемых систем, фазообразовании (образование/изменение фазового состава), структурных изменениях (размер и форма зерна, структурные дефекты и неоднородности, кривизна поверхности), диффузионных процессов (массоперенос и миграция в объеме твердого тела) и др., получаемых систем в условиях сверхбыстрого спекания в электрическом токе и электрических полях. - Описание ранее неизвестных закономерностей изменения физико-химических, механических характеристик и эксплуатационных свойств получаемых образцов SrTiO3 керамик перовскитоподобной структуры в зависимости от различных условий сверхбыстрого спекания предлагаемыми способами. Установление оптимальных условий получения керамики с требуемым набором характеристик и эксплуатационных свойств. - Впервые будет проведена оценка применимости исследуемых технологий сверхбыстрого спекания для получения изделий сложного композитного типа «SrTiO3 керамика-радиационно стойкая сталь» с целью изготовления прототипа изделия ИИИ-открытого типа. В случае положительного результата будет предложен способ прочного диффузионного соединения композита «керамика-сталь» для изготовления радиоизотопного изделия. - Сформулированные рекомендации и научные обоснования получения синтетических керамик перовскитоподобной структуры с улучшенными по сравнению с аналогами эксплуатационными свойствами, пригодные для надежной иммобилизации радионуклидов стронция-90 с учетом предложенных в проекте нетрадиционных способов, а также в сравнении с традиционными технологиями. Научная значимость результатов проекта заключается в решении научной проблемы по наработке новых фундаментальных знаний о применении современных эффективных технологий сверхбыстрого спекания (ИПС, гСВЧ и их реакционных модификаций) минералоподобного сырья для создания керамических материалов и изделий на их основе в виде безопасных матриц с сверхустойчивыми эксплуатационными характеристиками, обеспечивающих надежную иммобилизацию высокоэнергетических радионуклидов стронция-90, на основе которых осуществляется производство высоковостребованных радиоизотопных изделий и автономных источников электроэнергии и тепла. Общественная значимость результатов определяется тем, что разрабатываемые материалы и изделия, а также технологии их производства, относятся к совершенно новому высокотехнологичному уровню, они главным образом обеспечивают максимальную безопасность при своем производстве, активной эксплуатации и длительном хранении для населения за счет своего улучшенного качества и повышенной эффективности. Возможность практического использования достигаемых научных результатов определяется чрезвычайной востребованностью данных материалов и изделий на их основе во всех сферах текущей жизнедеятельности человека (ядерная медицина, энергетика, оборонная проомышленность, космос, наука и др.), в том числе, с заботой о безопасности будущих поколениях в рамках экологических аспектов. Такие новейшие результаты в виде современных решений несут большую ценность в рамках программ по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса. Создание высокотехнологичных продуктов и технологий приводит не только к повышению безопасности атомной энергетики, уже доказавшие свою надежность, но и к повышению качества выпускаемой продукции и предлагаемых услуг в международных тендерах, что усиливает конкурентное преимущество страны на мировом рынке. Именно это и является ключевым показателем тесной взаимосвязи передовых научных результатов с социальной и экономической составляющей, в первую очередь, нашего государства.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Аннотация результатов, полученных в 2021 году
Весь объем запланированных исследований выполнен в полной мере, достоверно и на высоком научном уровне. Основными научными результатами следует считать: В работе реализован эффективный способ цитратного синтеза нанокристаллического порошка SrTiO3 со структурой перовскита и керамики на его основе, полученной по технологии искрового плазменного спекания (ИПС). Оригинальность заключалась в формировании SrTiO3 через образование цитратных комплексов металлов (стронция и титана) за счет добавления лимонной кислоты и этиленгликоля, что нивелирует разницу в индивидуальном поведении данных катионов в растворе и способствует более полному смешению и позволяет избежать разделения компонентов на последующих стадиях синтеза, что обеспечило формирование высокогомогенного и высокодисперсного порошка ( не более 50 нм). Реализован процесс сверхбыстрого (минуты) спекания полученного нанопорошка SrTiO3 в керамические матрицы по технологии ИПС. Изучены физико-химические закономерности динамики консолидации порошка от температуры ИПС и определены оптимальные режимы процесса. Установлено, что способ обеспечивает эффективную консолидацию высокоплотных (до 4.49 г/см3) и механически прочных (279 МПа) керамических матриц SrTiO3 структуры перовскита, с объемным содержанием стронция до 35 масс.%, при средней температуре 1100 °С в пределах 5-10 минут цикла разогрева и выдержки. Установлены физико-химические закономерности влияния температуры ИПС на структуру, состав и прочностные характеристики керамики. Впервые для данных матриц изучен механизм диффузии стронция из образцов, путем расчета эффективного коэффициента диффузии, а также показателя выщелачивания и глубины выщелачивания матриц. Произведена оценка доминирующего механизма выщелачивания. Установлено наличие смешанного механизма выщелачивания Sr2+ из образцов, которые характеризуются высокой степенью устойчивости в водной среде без растворения, коррозии/эрозии и деструкции матриц при длительном (30 суток) воздействии раствора на них. Определено, что скорость выщелачивания Sr2+ из объема матриц очень низкая (до 10-7 г∙см-2∙сутки), что удовлетворяет требованиям ГОСТ и ANSI/ANS и превосходит характеристики аналогов. Впервые реализован способ получения образца соединенного композита “SrTiO3 керамика-высоколегированная сталь” по технологии ИПС, в виде тестового изделия источника ионизирующего излучения (ИИИ) открытого типа. Конструкция такого изделия предполагает размещение в открытом доступе керамического сердечника, содержащего делящийся радионуклид (в частности, высокоэнергетического стронция-90), прочно зафиксированного на подложке (держателе) из радиационно устойчивой стали. Показано, что способ реализуется диффузионным спеканием материалов в одну стадию при 1000 °С и в течение 5 минут выдержки, но при обязательном использовании спекающей добавки в виде смеси наноразмерных металлов Ti-Ag, где титан выступает в качестве связующего компонента для формирования прочного соединения в композите, а серебро играет роль демпфера для компенсации внутреннего напряжения, вызванного сталью в виду большой разницы в коэффициентах температурного линейного расширения, что может вызывать деструкцию керамики. Разработанный способ обеспечивает получение объемного образца в виде тестового изделия ИИИ-открытого типа, где активной зоной (сердечником) выступает SrTiO3-керамика (носитель Sr-90), образец прочного соединенного композита целостной формы не имеющий дефектом и прочно химически связывающий стронций в своем объеме – диффузия стронция из объема керамики отсутствует. Разработан и представлен новый способ синтеза и установлены физико-химические закономерности получения керамики (SrTiO3) со структурой перовскита, перспективной для иммобилизации Sr-90, с применением нетрадиционной технологии реакционного искрового плазменного спекания. Впервые проведено исследование кинетики фазовых превращений во времени в зависимости от температуры разогрева реакционной смеси исходных компонентов SrCO3 и TiO2 с применением с применением XRD в режиме “in situ” при нагреве смеси на источнике синхротронного излучения, совместно с ТГА и РФА. Методами РЭМ и ЭДС изучена структура, состав, а также исследована динамика консолидации реакционной смеси в диапазоне температур 900-1200 °С. Определены оптимальные температурные режимы для формирования SrTiO3 в условиях ИПС разогрева, которые характеризуются температурой разогрева до 1200-1300 °С в течение 7.5 минут выдержки при максимальной температуре. Изучена динамика консолидации и установлен стадийный механизм химического взаимодействия реакционной смеси, основанный на: (1) перегруппировки и упаковки частиц исходного порошка под воздействием прессования; (2) разложении SrCO3 и образованием SrTiO3, через возможные промежуточные продукты при термическом воздействии свыше 850 °C; (3) активации диффузии, пластической деформации и вязкого течения в твердом теле при высоком нагреве образца выше 1270 °С. Определены температурные и временные условия высокоскоростного формирования керамики SrTiO3 с достижением плотности до 4.49 г/см3, микротвердостью по Виккерсу до 6.2 ГПа, прочностью при сжатии до 279 МПа. Оценка гидролитической стойкости полученных образцов SrTiO3 доказано, что данные керамические матрицы характеризуются низкой скоростью выщелачивания Sr в дистиллированной воде (до 10-6 г∙см-2∙сутки), что удовлетворяет требованиям ГОСТ и ANSI/ANS для отвержденных высокоактивных отходов. Впервые для данных матриц изучен механизм диффузии стронция из образцов, путем расчета эффективного коэффициента диффузии, а также показателя выщелачивания и глубины выщелачивания матриц, методом математических преобразований второго закона Фика. По результатам экспериментов и расчетов было установлено о наличии смешанного механизма выщелачивания Sr2+ из образцов, которые характеризуются высокой степенью устойчивости в водной среде без растворения, коррозии/эрозии и деструкции матриц при длительном (30 суток) воздействии раствора на них. Важным выводом следует считать представленные фундаментальный и прикладной результат исследования, который однозначно доказывает перспективу для технологий кондиционирования радиоактивных отходов и производства радиоизотопных изделий в виде матриц носителей. Основными сформулированными рекомендациями следует считать, то что формирование керамических материалов структуры перовскита, с емкостью вмещения Sr в количестве 35 масс.%, целесообразно проводить с применением технологии ИПС и ее модифицированного реакционного исполнения. Способ обеспечивает получение матриц за очень короткий временной цикл до 10 минут разогрева и выдержки, при температурах в пределах 1000-1200 °С и давлении прессования 24.5 МПа. Высокодисперсный состав исходного порошка, в частности получаемый цитратным синтезом, позволяет повысить кинетику спекания. Реакционное спекание целесообразно проводить с использованием реакционных сырьевых компонентов в соблюдаемом стехиометрическом соотношении. Данный технологии перспективны для формирования активных керамических зон, например в конструкции изделия источника ионизирующего излучения открытого типа. Для этого, с целью соединения двух разнородных материлов необходимо использовать спекающую добавку, в виде смеси нанометаллических порошков титана и серебра, для формирования прочного связующего слоя и демпфера для компенсации внутренних напряжений из-за разницы в величинах КТЛР на границе раздела “керамика-сталь” в изделии. В рамках проекта, по результатам исследований на первом этапе, опубликованы 2 высокорейтинговые научные статьи в журналах первого квартиля (Q1), реферируемые базами данных Scopus и Web of Science: Ceramics International и Nuclear Engineering and Technology. Результаты исследования анонсированы региональными и федеральными СМИ: https://nauka.tass.ru/nauka/14408869 https://www.dvfu.ru/news/fefu-news/molodye_uchenye_dvfu_uspeshno_primenyayut_sinkhrotronnoe_izluchenie_v_svoikh_issledovaniyakh/

Публикации

1. Панасенко А.Е., Шичалин О.О., Ярусова С.Б., Иванец А.И., Белов А.А., Драньков А.Н., Азон С.А., Федорец А.Н., Буравлев И.Ю., Майоров В.Ю., Шлык Д.Х. , Буравлева А.А., Меркулов Е.Б., Зарубина Н.В., Папынов Е.К. A novel approach for rice straw agricultural waste utilization: Synthesis of solid aluminosilicate matrices for cesium immobilization Elsevier, In Press, Corrected Proof (год публикации - 2022) https://doi.org/10.1016/j.net.2022.04.005

2. Шичалин О.О., Белов А.А., Завьялов А.П., Папынов Е.К., Азон С.А., Федорец А.Н., Буравлев И.Ю., Баланов М.И., Тананаев И.Г., Ши Юнь, Чжан Цянь, Ню Минцзюнь, Лю Вэньтао, Портнягин А.С. Reaction synthesis of SrTiO3 mineral-like ceramics for strontium-90 immobilization via additional in-situ synchrotron studies Elsevier, In Press, Corrected Proof (год публикации - 2022) https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2022.03.068

Аннотация результатов, полученных в 2022 году
Согласно задачам проекта, на втором этапе первоначально был исследован способ консолидации высокогомогенных и высокодисперсных порошков SrTiO3 (синтезированных на предыдущем (первом) этапе золь-гель (цитратным) синтезом) в керамику по технологии микроволнового спекания гибридного нагрева (гСВЧ) и вакуумного спекания при различных температурных режимах и скоростях разогрева. Реализация данного способа была проведена с целью сравнительной оценки эффективности микроволнового спекания данной керамики с искровым плазменным спеканием аналогичного наноструктурированного SrTiO3 порошка. В результате получены две серии образцов Консолидация наноразмерного SrTiO3 микроволновым и вакуумным спеканием при выбранных температурных режимах нецелесообразно, так как не достигается ключевого результата по получению устойчивой керамики. Сравнительный анализ показывает высокую целесообразность применения технологии ИПС для получения выскокачественной SrTiO3 керамики, взамен микроволновому и вакуумному спеканию. Реализован способ реакционного твердофазного синтеза минералоподобной композитной керамики на основе перовскита SrTiO3 и пирохлора Y2Ti2O7 для иммобилизаци радионуклидов 90Sr и его дочернего радионуклида 90Y, а также лантаноидов и актинидов, по технологии реакционного искрового плазменного спекания (ИПС). Впервые проведено исследование кинетики спекания исходной реакционной смеси оксидов состава YxSr1-1.5xTiO3 (x= 0.2, 0.4, 0.6 и 1), фазообразования и изменения структуры в зависимости от содержания Y3+ в условиях ИПС 1300 °С, с применением методов РФА, РЭМ и ЭДС. В результате достигнуты высокие физико-механические характеристики композитной керамики: удельная плотность 4.92-4.64 г/см3, микротвердость по Виккерсу 500-800 HV, прочностью при сжатии 95-545 МПа. Проведена оценка гидролитческой стойкости керамики по отношению к выщелачиванию Sr2+ и Y3+ при длительном (30 сут.) контакте с водными растворами. Впервые для данных матриц изучен механизм диффузии стронция из образцов, путем расчета эффективного коэффициента диффузии, а также показателя выщелачивания и глубины выщелачивания матриц. Произведена оценка доминирующего механизма выщелачивания. Установлено наличие диффузионного механизма выщелачивания Sr2+ и Y3+ из образцов, которые характеризуются высокой степенью устойчивости в водной среде без растворения, коррозии/эрозии и деструкции матриц при длительном (30 суток) воздействии раствора на них. Определено, что скорость выщелачивания Sr2+ и Y3+ из объема матриц низкая (10-5–10-6 г∙см-2∙сутки), что удовлетворяет требованиям ГОСТ Р 50926-96 и ANSI/ANS 16.1 и превосходит характеристики аналогов. Впервые проведено исследование и предложен оригинальный способ получения тестового образца изделия ИИИ-открытого типа по технологии реакционного ИПС на основе SrTiO3 керамики в виде активной зоны, армированной каркасом из титанового сплава, полученной аддитивным производством. Методами РФА и РЭМ установлено, что разогрев при температуре 1100 °С в условиях ИПС в течение 20 минут обеспечивает формирование монофазной SrTiO3 керамики кристаллической структуры перовскита, в объеме которой плотно интегрирован армирующий каркас сплава Ti-Al-V. Структура керамики монолитная и не имеет видимых дефектов, как в своем объеме, так и на границе контакта керамики и сплава. Изделие обладает высокой трещиностойкостью и микротвердостью по Виккерсу (480-554 HV). По данным ЭДС и гидролитической стойкости доказано, что диффузия ионов стронция из объема керамики отсутствует и скорость его выщелачивания составляет не более 10-5 г/см2·сутки, что соответствует нормативным требованиям согласно ГОСТ Р 50926-96 для отвержденных высокоактивных отходов. Результат исследования новый и представляет высокую перспективу для создания высокотехнологичного производства отечественной радиоизотопной продукции. Основными рекомендациями по результатам второго этапа проекта следует считать: - для консолидации наноструктурированного SrTiO3 применение способов микроволнового и вакуумного спекания нецелесообразно, т.к. подходы не обеспечивают получение плотной керамики с требуемыми эксплуатационными характеристиками. Результативным альтернативным решением является искровое плазменное спекание; - применение искрового плазменного спекания целесообразно для формирования композитной керамики на основе перовскита SrTiO3 и пирохлора Y2Ti2O7 для иммобилизаци радионуклидов 90Sr и его дочернего радионуклида 90Y, а также лантаноидов и актинидов. Реакционное спекание целесообразно проводить с использованием реакционных сырьевых компонентов в соблюдаемом стехиометрическом соотношении YxSr1-1.5xTiO3 (x= 0.2, 0.4, 0.6): температурные режимы синтеза 1300 °С, давление прессования 24.5 МПа, время выдержки 5 минут. - для получения изделия в виде радионуклидного источника открытого типа целесообразно применять оригинальный способ консолидации SrTiO3 керамики (на основе реакционной смеси оксидов) в керамический сердечник в виде активной зоны, армированный каркасом из титанового сплава, полученной аддитивным производством. Для этого необходимо реализовать одностадийный процесс разогрева заготовки реакционной смеси (SrO и TiO2) в объеме армирующего каркаса сплава Ti-Al-V: температурные режимы синтеза 1100 °С, давление прессования 24.5 МПа, время выдержки 5 минут. При таких условиях достигается формирование материала и изделия высокого эксплуатационного качества, отвечающего нормативным требованиям и перспективного для использования для иммобилизации высокоэнергетического радионуклида стронция-90. В рамках проекта, по результатам исследований на втором этапе, опубликована 1 высокорейтинговая научные статьи в журнале первого квартиля (Q1), реферируеммого базами данных Scopus и Web of Science: Ceramics International. Представлены на двух международных конференциях в виде устных докладов. По результатам подготовлена диссертационная работа аспирантом 4го года обучения ДВФУ Беловым А.А. (исполнитель проекта) по теме: «Реакционное искровое плазменное спекание минералоподобной керамики для безопасной иммобилизации радионуклидов стронция» по специальности 19.06.01 Промышленная экология биотехнологии, профиль «Экология (технические науки)», которая будет представлена к защищаете в текущем (2023 году) в дисcертационном совете совете ДВФУ на соискание ученой степени кандидата наук. Подготовлена к защите магистерская диссертация студентки 2го года обучения ДВФУ по направлению 22.04.01 Материаловедение и технологии материалов Непомнющей В.А. по теме «Получение перспективных твердотельных матриц на основе NaY для иммобилизации опасных радионуклидов». Результаты анонсированы региональными и федеральными СМИ: Результаты исследования анонсированы региональными и федеральными СМИ: https://www.dvfu.ru/news/fefu-news/novoe_tekhnologicheskoe_reshenie_dlya_proizvodstva_bezopasnoy_radioizotopnoy_produktsii_predlozhili_uchenye_dvfu/ https://indicator.ru/chemistry-and-materials/predlozhen-novyi-sposob-dlya-proizvodstva-bezopasnoi-radioizotopnoi-produkcii-20-12-2022.htm https://mendeleev.info/predlozhen-novyj-sposob-dlya-proizvodstva-bezopasnoj-radioizotopnoj-produktsii/ https://nauka.tass.ru/nauka/16636851 https://naked-science.ru/article/column/predlozheno-novoe-tehnologicheskoe

Публикации

1. Е.К.Папынов, О.О.Шичалин, А.А.Белов, И.Ю. Буравлев, А.С.Портнягин, А.Г.Козлов, Е.А.Гридасова, И.Г.Тананаев, В.И.Сергиенко Ionizing radiation source-open type fabrication using additive technology and spark plasma sintering Elsevier, Available online 4 November 2022 In Press, Corrected Proof (год публикации - 2022) https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2022.11.020

2. Белов А.А., Шичалин О.О., Лембиков А.О., Грицук Д.В., Папынов Е.К. Получение перовскитоподобной матрицы для иммобилизации радиоактивного стронция методами золь-гель синтеза и искрового плазменного спекания Издательство: ООО "Месол", X Российская конференция с международным участием: тезисы докладов. – Санкт-Петербург: изд. ООО "Месол", 2022. – С. 349. (год публикации - 2022)

3. Белов А.А., Шичалин О.О., Папынов Е.К., Непомнющая В.А., Азон С.А., Федорец А.Н., Корнакова З.Э., Лембиков А.О., Грицук Д.В. Разработка перовскитоподобной керамической матрицы для иммобилизации стронция-90, в качестве источника ионизирующего излучения Издательский дом СВФУ, Новые материалы и технологии в условиях Арктики: материалы V Международной конференции с элементами научной школы. 14-18 июня 2022 г. – Якутск : Издательский дом СВФУ, 2022, С. 18-20 (год публикации - 2022)

4. Шичалин О.О., Белов А.А., Завьялов А.П., Азон С.А., Федорец А.Н., Буравлев И.Ю., Папынов Е.К. Реакционный синтез минералоподобной керамики SrTiO3 для иммобилизации 90Sr с дополнительными in-situ синхротронными исследованиями Издательство: ООО "Месол", XIII конференция молодых ученых по общей и неорганической химии – Москва: изд. ООО "Месол", 2023. – С. 341. (год публикации - 2023)

5. Шичалин О.О., Белов А.А., Непомнющая В.А., Азон С.А., Папынов Е.К. Получение минералоподобной матрицы на основее SrTiO3 для иммобилизации 90Sr использованием комбинированных технологий SLM-RSPS X Российская конференция с международным участием. Москва, 2022 Издательство: ООО "Месол", X Российская конференция с международным участием: тезисы докладов. – Санкт-Петербург: изд. ООО "Месол", 2022. – С. 472. (год публикации - 2022)

6. - Предложен новый способ для производства безопасной радиоизотопной продукции Indicator, - (год публикации - )

7. - В ДВФУ предложили новое решение для производства безопасной радиоизотопной продукции ТАСС, - (год публикации - )

Возможность практического использования результатов
Результаты проекта научно и экспериментально ориентированы на обоснование и доказательство высокой перспективы реализации современной и нетрадиционной технологии искрового плазменного спекания с целью получения радиоизотопной продукции (в виде отвержденных форм радиоактивных отходов и(или) радионуклидных источников) более высокого эксплуатационного качества, более безопасных при производстве и использовании. По результатам проекта впервые разработаны новые способы производства керамик и прототипов источников ионизирующего излучения (открытого типа), которые способны реализовываться в одну стадию спекания, за очень короткий технологический цикл (минуты), при более низких температурных режимах, по сравнению с традиционными промышленными способами. Качество изделий не уступает и даже превосходит характеристики известных аналогов. Возможное промышленное масштабирование данной технологии способно повысить энергоэффективность и безопасность процесса, тем самым, снизить себестоимость продукции и дозовую нагрузку на персонал, а также повысить качество радиоизотопных изделий. Очевидно, что вышеуказанное является показателем экономической и социальной значимости для Российской Федерации в части, целей по созданию новой или усовершенствованию производимой продукции, а также по созданию новых технологий – обеспечение технологического суверенитета страны.