О лазерном разделении изотопов на XXV Кикоинских чтениях

[myatom]

Захватывающие по форме и небезынтересные по содержанию XXV Кикоинские чтения прошли 31 марта в РНЦ Курчатовский институт. В 101 годовщину со дня рождения академика И.К. Кикоина в исторической аудитории, с огромной люстрой времен Курчатова и новой трибуной с золотым двуглавым орлом, народу собралось столько, что десятки почтенных людей стояли в проходах.

Конечно, причиной такого аншлага стала программа:
1. Центр нанобионуки и конвергентных технологий в КИ. Идеология и перспектива. Докладчик - членкор РАН М.В. Ковальчук, директор РНЦ КИ
2. Работы И К. Кикоина по лазерному разделению изотопов и их развитие. Докладчик - членкор РАН В.Я. Панченко, директор ИМФ РНЦ КИ
Не так уж часто в большой открытой аудитории можно услышать доклад идеолога российского нано-поворота М.В. Ковальчука. И большая часть аудитории пришла на него. Можно сказать, что он, в целом, не обманул ожиданий зрителей, но об этом позднее - ядерных технологий это касается в меньшей степени. Изначально мне был интереснее доклад о состоянии и перспективах лазерных технологий разделения, ведь это может быть будущим ядерного топливного цикла!

Впрочем, сам В.Я. Панченко не слишком верит в то, что лазеры могут полностью заменить центрифуги. Тем более, что и центрифужный метод, разработанный под руководством И.К. Кикоина, в КИ родной.
Судя по сайту ИМФ РНЦ КИ, презентация он-лайн появится в течение нескольких лет, так что я кратко пройду по основным моментам доклада, как они мне дилетантски запомнились. Надеюсь вызвать этим раздражение профессионалов, которые в ответ выложат презентацию целиком )))
Итак:

• Работать над лазерными методами разделения в Курчатнике начали прим. в 1967 году; в 1972 году добились успехов в разделении изотопов ртути; в 1977 году получены результаты на уране.
• Использовалась технология AVLIS, реализованная на установке ТАЛИСМАН - до сих пор уникальной в России. Подобные же установки есть во Франции, Англии, Японии, Корее, самая совершенная в LLNL (США). Для изотопов урана, как я понял, это наиболее разработанная технология, которая, в принципе, продемонстрировала своя эффективность. Коэффициент разделения, по опубликованным зарубежным данным конца 90-х годов, достигал 15 (на центрифугах он чуть больше 1, потому и нужен каскад). Продемонстрированный результат - обогащение урана от 0,7% до 5%. При этом на установке РНЦ КИ производительность составляет несколько г/час.
• Работы по лазерным технологиям разделения изотопов урана прекратились во многих странах в конце 90-х (см., например, про судьбу экспериментального производства в LLNL). И у нас прекратились исследования, в основном, по причинам финансовым. При этом В.Я. Панченко заметил, что с тех пор существенно прогрессировали лазерные установки и наметились пути решения некоторых других технических трудностей, которые могут существенно увеличить к.п.д. установок. Впрочем, даже оптимистично возможные лазерные разделительные мощности для обогащения урана докладчик оценил в примерно 1% от существующих в России.
• В.Я. Панченко озабочен тем, что мы прекратили активные исследования в области лазерного разделения изотопов урана, а значит и не в курсе состояния дел у конкурентов. Пример с SILEX был рассказан как анекдот. Технология SILEX родом и ЮАР, свернута там в конце 80-х в связи с завершение их военного ядерного проекта; затем в виде частной компании перебралась Австралию; теперь - в США, под покровительство USEC, при сотрудничестве с японскими промышленными группами. С конца 90-х научных публикаций по SILEX нет, и РНЦ даже не знает, в чем суть этого метода, который прочат в коммерческие кандидаты  #1! А потому, что не участвует в конференциях, в том числе. Конечно, есть подозрение, что SILEX всего лишь часть коммерческой аферы - акции, все такое... Но ничего определенного сказать не могут. И это при том, что SILEX собирается пустить коммерческий каскад за $500 млн к 2012 году, а к 2017 иметь мощностей от 3,5 до 5 млн. ЕРР/год! Ну а мы можем только порекомендовать сайт SILEX и полезную переводную статью на атоминфо.ру.

Короче говоря, серьезного будущего у лазерного разделения изотопов урана докладчик не видит. LLNL сообщает, что они отгрузили в 99 сколько-то урана потребителю, а сейчас используют лазерные методы для изменения изотопного состава гадолиния и эрбия, использующихся в качестве выгорающих поглотителей в BWR и PWR, но это пока и все с энергетикой. Хотя накопленный опыт разработки технологии РНЦ КИ использует, например, для создания метода определения обогащения образцов в задачах по контролю и нераспространению. И, конечно, широко применяется при разделении изотопов других элементов, использующихся в медицине, и др. Может быть, в результате этого доклада внимание к теме будет возвращено, кто знает. Но мы уже в курсе! ;)

Полезные ссылки по теме: подборка полных текстов статей Владилена Степановича Летохова на сайте журнала Успехи Физических наук, крупнейшего специалиста по лазерной спектрометрии, совсем недавно ушедшего из жизни; здесь список его книг;
- доклад LLNL для DOE 1993 Overview of Uranium Atomic Vapor Laser Isotope Separation (в pdf) 
-неожиданно книгу Лазерное разделение изотопов в атомарных парах. Бохан П.А., Бучанов В.В., Закревский Д.Э., Казарян М.А., Калугин М.М., Прохоров А.М., Фатеев Н.В. можно купить на Озоне, и на Amazone

А про доклад М.В.Ковальчука о нанобионауках стоит написать уже завтра, 1 апреля )