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

В Индии разработали самый мощный в мире водородный двигатель для грузового локомотива

2 мин. чтения

Мощность атомной генерации электроэнергии в России вырастет в два раза к 2042 году

2 мин. чтения

Сверхпроводящий элемент для термоядерного реактора будущего разработали в Санкт-Петербурге

2 мин. чтения

Десять идей, способных дополнить традиционную энергетику

5 мин. чтения

Великолепная семерка: истории тех, кто меняет науку и энергетику

3 мин. чтения
Из проруби выныривает морской единорог, робот-помощник показывает его инженеру

Тайны древних цивилизаций и загадки природы: проверьте свои знания в квизах об энергетике

3 мин. чтения

Календарь на миллионы лет и вязаные АЭС: что российская энергетика приготовила на Новый год

2 мин. чтения

«Эффект бабочки» помог российским ученым повысить надежность атомных реакторов и энергетических установок

2 мин. чтения

Ученые из Петербурга создали технологию для повышения устойчивости газотурбинных двигателей к экстремальным температурам

2 мин. чтения

Люди и технологии: кто и как делает хорошее топливо

5 мин. чтения