Каждый отбор пробы при переработке отработанного ядерного топлива создаёт дополнительные радиоактивные отходы. Учёные Сеченовского Университета совместно с коллегами из АО «Прорыв» и АО «ВНИИНМ» предложили контролировать процесс без отбора проб — двумя оптическими методами сразу. Один следит за состоянием органического экстрагента, второй — за составом водной фазы.
Как сообщили в Сеченовском Университете, результаты опубликованы в международном научном журнале Applied Spectroscopy. При переработке отработанного ядерного топлива для разделения компонентов широко используют жидкостную экстракцию: вещества распределяются между водной и органической фазами.
Почему отбор проб создаёт проблему
Для безопасности и стабильности процесса важно понимать, насколько эффективно идёт разделение и не меняются ли свойства экстрагента. Традиционный лабораторный анализ требует отбора проб, занимает время и может создавать дополнительные объёмы радиоактивных отходов. Каждый такой отбор — дополнительная операция с радиоактивным материалом.
Как работает метод
Исследователи предложили контролировать две фазы разными оптическими методами. Состав органической фазы оценивали с помощью рамановской спектроскопии — по характерному рассеянию света молекулами. Метод позволял определять концентрацию трибутилфосфата, одного из основных экстрагентов в технологиях переработки. Медианная ошибка определения составила около 1%.
Для водной фазы использовали лазерно-искровую эмиссионную спектроскопию. Короткий лазерный импульс создаёт в жидкости микроскопическую область плазмы, а по спектру её свечения можно определить, какие элементы присутствуют в растворе и в какой концентрации. На модельных растворах с элементами, имитирующими продукты деления, средняя ошибка составила от 4 до 8%.
Что это даёт
Главная идея — получать информацию о двух потоках одного технологического процесса практически в реальном времени. Рамановская спектроскопия показывает, что происходит с экстрагентом, а лазерно-искровая — какие элементы остаются в водной фазе. В перспективе измерительные модули можно вынести за пределы зоны с высоким радиационным фоном, оставив в технологической линии только измерительные ячейки. Это позволит сократить число операций с пробами и быстрее замечать отклонения.
Что дальше
Пока технология проверена на лабораторных установках и упрощённых модельных растворах. Реальные технологические среды сложнее: в них одновременно присутствует больше компонентов, а на оптические сигналы могут влиять кислотность, продукты радиолиза и другие факторы. Следующий этап — проверка метода на многокомпонентных и облучённых средах и адаптация оборудования для дистанционной работы.
«Главная идея работы — получать информацию о двух потоках одного технологического процесса практически в реальном времени. Рамановская спектроскопия показывает, что происходит с экстрагентом, а лазерно-искровая — какие элементы остаются в водной фазе. В перспективе такие измерительные модули можно вынести за пределы зоны с высоким радиационным фоном, оставив в технологической линии только измерительные ячейки», — рассказал заведующий лабораторией клинической биофотоники Института регенеративной медицины Сеченовского Университета Глеб Будылин.
Коротко: главное
-
Что предложили учёные? — Контролировать процесс без отбора проб.
-
Какие методы используют? — Рамановскую и лазерно-искровую спектроскопию.
-
Какая ошибка определения? — Около 1% для экстрагента и от 4 до 8% для водной фазы.
-
Что это даёт? — Сократить операции с пробами и быстрее замечать отклонения.
-
Что дальше? — Проверка на многокомпонентных и облучённых средах.
Резюме
-
Учёные предложили контролировать переработку топлива без отбора проб.
-
Метод объединяет рамановскую и лазерно-искровую спектроскопию.
-
Ошибка определения экстрагента — около 1%, элементов водной фазы — от 4 до 8%.
-
Измерительные модули можно вынести за пределы зоны с высоким радиационным фоном.
-
Технология проверена на лабораторных установках и модельных растворах.
Материал подготовлен изданием «Техносуверен» (technosuveren.ru).
Дата публикации: 21 октября 2026 года.
