Top.Mail.Ru
Новости

В Томске придумали «сито» для просеивания атомов, которое может изменить энергетику

3 июля 2025

Ученые Томского государственного университета предложили новую технологию разделения изотопов. Она позволит эффективнее выделять частицы урана, важные в атомной энергетике, а в перспективе, возможно, поможет нарабатывать и топливо для термоядерных реакторов — гелий-3.

Фото iStock

Новый метод основан на прохождении потока изотопов в газовой форме через многослойную мембрану в присутствии внешнего ускоряющего электрического поля. Мембрана состоит из графена с крошечными порами. Внешнее электрическое поле «проталкивает» через них заряженные атомы.

Процесс идет при минус 269 градусах — почти при абсолютном нуле. При такой температуре атомы ведут себя, как электромагнитные волны: подобно свету или звуку. Поры в мембране пропускают только волны определенной длины. Легкие частицы (с длинной волной) проходят сквозь «сито», а тяжелые (с короткой) — застревают.

Мембраны уже используют для разделения изотопов: легкие проходят ее чуть быстрее, чем тяжелые. Однако разница получается мизерной, из-за чего процесс приходится повторять тысячи раз. Мембрана, разрабатываемая томскими специалистами, представляет собой систему из двух барьеров, которые будут функционировать с учетом механизма резонанса.

Разрабатываемый способ существенно отличается от имеющихся: он опирается на другие принципы разделения. Сейчас мы изучаем механизмы резонансного прохождения изотопов через двухбарьерные системы нанопористых мембран, чтобы получить ответ на вопрос о принципиальной возможности применения мембранных технологий для разделения изотопов урана, гелия и других веществ. 

Михаил Бубенчиков, руководитель проекта, профессор механико-математического факультета Томского государственного университета

Михаил Бубенчиков

Руководитель проекта, профессор механико-математического факультета Томского государственного университета

В отличие от обычных методов разделения новая не потребует много энергии и сложного оборудования. Так, газовые центрифуги вращают смесь изотопов на огромной скорости, и более тяжелые (уран-238) прижимаются к стенкам, как белье в стиральной машине, а легкие (уран-235) остаются в середине — такой метод требует тысяч центрифуг и много времени.

Ученые ожидают, что при помощи новой технологии можно будет выделять востребованные в атомной энергетике уран-238 и уран-235. Возможно, технология поможет выделять и редкий гелий-3, который считается идеальным топливом для перспективных термоядерных реакторов. По подсчетам ученых, он сможет дать в тысячу раз больше энергии, чем водород, и после отработки не оставит после себя радиоактивные отходы, как уран.

3
Haha
Haha
0
0
Love
Love
0
1
0
Читать также

Эволюция скорости: как инженеры и их технологии меняют автоспорт

4 мин. чтения
термоядерный реактор внутри

В Томске создали защитную оболочку для термоядерных реакторов, способную «залечивать» дефекты при экстремальных температурах

2 мин. чтения
Ученые в лаборатории

«Торнадо» из жидкого металла от российских физиков позволит ускорить отвод тепла из ядерных реакторов

1 мин. чтения
Ночные огни — один из символов московской энергосистемы

Энергия мегаполиса: как устроена энергетическая экосистема одного из самых больших городов мира

4 мин. чтения
Антарктида — холодная земля, полная загадок

Атомная батарейка, дрейфующий генератор и «Принцесса Элизабет»: откуда в Антарктиде энергия

4 мин. чтения
ТЭЦ с высоты птичьего полета

Из трубы — в бензобак: российские ученые превратили дым с ТЭЦ и котельных в топливо

1 мин. чтения
Российская энергетическая неделя

«Наука обеспечивает опережающее развитие атомных технологий в России»

1 мин. чтения
Молодые ученые ставят эксперименты в лаборатории Томского политехнического университета

Вуз-лаборатория: что исследуют в Томском политехе

4 мин. чтения
Термоядерный реактор

От солнечных батарей до термоядерных реакторов: как квантовые технологии меняют энергетику

5 мин. чтения
Заезд на трассе Игора Драйв

Испытание скоростью: как автоспорт тестирует альтернативное топливо

4 мин. чтения