Новый протонный проводник, который позволит извлекать дейтерий и тритий из газовой смеси, образующейся в ходе работы атомного реактора, разработали уральские ученые, 29 марта сообщает пресс-служба Уральского федерального университета (УрФУ).

Новый материал можно будет использовать для изготовления эффективной разделительной мембраны на атомных электростанциях (АЭС) для выделения изотопов водорода, что позволит затем использовать их либо в повторном цикле ядерной реакции, либо утилизировать.

Подробную информацию о новом материале и его достоинствах разработчики — ученые УрФУ и их коллеги из Института высокотемпературной электрохимии УрО РАН — представили в статье «Протонный проводник BaSnO₃, легированный Lu: Растворимость лютеция, электрические свойства и H/D эффекты», опубликованной в журнале Ceramics international.

Младший научный сотрудник научной лаборатории водородной энергетики УрФУ Георгий Старостин пояснил:

«Наш материал может найти применение в качестве функционального материала в области ядерной энергетики. Дело в том, что при функционировании ядерного реактора выделяется радиоактивный изотоп водорода — тритий, который необходимо правильным образом утилизировать. Наш материал может выступить в качестве мембраны, которая способна электрохимически откачивать тритий из подаваемой газовой смеси. Это позволит утилизировать тритий или использовать его в качестве топлива для термоядерных реакторов — в зависимости от того, какая стоит задача».

Протонпроводящие разделительные мембраны используются для отделения изотопов водорода. Применение нового материала в качестве такой мембраны, считают разработчики, позволит оптимизировать процесс отделения радиоактивных изотопов, а полученные чистые изотопы далее могут быть использованы в термоядерных реакциях.

«Обычно все протонпроводящие материалы обладают лучшей проводимостью легких изотопов водорода. Однако мы обнаружили, что полученное нами вещество, наоборот, эффективнее переносит тяжелый водород — дейтерий. Таким образом, наш материал может оказаться перспективным для создания разделительных мембран в ядерном реакторе, которые способны электрохимически откачивать радиоактивный тритий (радиоактивный изотоп водорода, T, ³H — прим. ИА Красная Весна) из подаваемой газовой смеси», — дополнил свои объяснения Старостин.

Протонпроводящий материал, за основу которого исследователи взяли станнат бария (BaSnO₃), был получен ими с помощью твердофазного синтеза с добавкой лютеция в качестве легирующей примеси, повысившей проводимость исходного вещества в пять раз.

В процессе твердофазного синтеза порошки исходных веществ будущего протонного проводника смешиваются и нагреваются до высоких температур — порядка 1500 °С.

«Мы думаем, что полученный нами материал также имеет перспективы для использования в качестве компонента высокотемпературного электрохимического сенсора, чувствительного к водородсодержащим соединениям, включая дейтерий и тритий», — заключил Георгий Старостин.