Вдохновлённые плутонием

Сегодня многим известно имя Марии Кюри, которая впервые открыла радиоактивность. Мадам Кюри в XIX веке сделала свои открытия совместно с коллегами, тем не менее ее имя навсегда осталось в истории как символ женского начала в науке, ведь она является первой женщиной — Нобелевским лауреатом. Мария Склодовская-Кюри стала основоположником женской традиции в изучении радиоактивности: начиная с XIX-XX века и по сей день эта область исследований остается очень востребованной среди женщин. Изучением радиоактивности в XX веке занималась целая плеяда ученых, среди них Ирен Жолио-Кюри, Лиза Мейтнер, а также представительницы русской научной школы: Зинаида Ершова, Лидия Тимофеева и многие другие. 

Недавно нам удалось побеседовать со специалистом, которая изучает радиоактивность в стенах МГУ им.М.В. Ломоносова, — Анной Романчук.

В беседе с "Научной Россией" Анна Романчук рассказала о женщинах, изучающих радиоактивность, об интересных свойствах плутония и о том, как химики способны помочь окружающей среде.

Анна Юрьевна, вы работаете с одним из самых токсичных и сложных химических элементов — плутонием. Чем вас привлекло это направление?

Можно сказать, что с плутонием я столкнулась случайно. На первом курсе МГУ меня направили на кафедру радиохимии, и моя научная руководительница предложила тему, связанную с плутонием. Эта тема меня увлекла, потому что плутоний действительно очень интересный и загадочный химический элемент. С точки зрения химических свойств он особенно интересен. Множество загадок, с которыми я столкнулась тогда, на первом курсе, до сих пор остаются нераскрытыми, и это меня удерживает вместе с плутонием. Примечательно, что у него много степеней окисления, и он легко переходит между ними, и все процессы, в которые вступает плутоний, так или иначе осложнены окислительно-восстановительными реакциями. То, с чего я начала, а именно: изучала взаимодействие плутония с различными минералами (оксиды железа, оксиды титана, глинистые минералы и так далее), до сих пор до конца не изучено. Так по-прежнему и непонятно, почему при сорбции, например, на оксидах железа, плутоний восстанавливается.

Плутоний привлекает не только своими особенными химическими свойствами, но и тем, что занимаясь его изучением, можно найти выход на практическое применение, например, в вопросах экологии, связанных с безопасным захоронением радиоактивных отходов и обращением с ними, а также реабилитацией загрязненных радионуклидами территорий.

Экологические вопросы с детства меня волновали. Сейчас мы изучаем взаимодействие плутония с компонентами окружающей среды. Мы хотим понять механизмы реакций на молекулярном уровне, что в будущем поможет сформировать новые научно-обоснованные подходы к вопросу захоронения радиоактивных отходов и реабилитации загрязненных территорий.

Правда ли, что в природе нет плутония и его получают искусственно?

Да, сейчас это так. Когда-то очень давно, когда наша планета только зародилась, плутоний существовал в природе, но поскольку это всё — изотопы с периодом полураспада, меньшим возраста Земли, то в момент появления человека плутония уже не осталось. Поэтому в 1940-х годах люди можно сказать заново открыли плутоний и начали его нарабатывать в больших количествах. Весь тот плутоний, который есть сегодня, был создан человеком.

А где применяют плутоний?

Плутоний получают в ядерных реакторах, а основное его применение — это ядерно-топливный цикл. Сейчас в некоторых странах, и в России в том числе, процедура выглядит следующим образом: есть урановое топливо, которое загружают в реактор АЭС, в результате там нарабатывается плутоний, и этот плутоний можно повторно использовать для производства электрической энергии, а не захоранивать сразу. Для этого уже нужны специальные реакторы на быстрых нейтронах. Всё это позволяет продлить жизнь атомной энергетики, поскольку если делать станции только на обогащённом уране, то он когда-то может закончиться. А если же мы будем использовать и плутоний в ядерно-топливном цикле, то такая ядерная энергетика будет функционировать значительно дольше. Также нельзя не упомянуть, что плутоний используется и в качестве оружия — как основной компонент атомной бомбы. Кроме того, его применяют и в топливных элементах для космических кораблей.

Какие средства защиты вы используете при работе в лаборатории?

Сейчас любые работы, связанные с радиоактивностью, очень тщательно контролируются. Если во времена Марии Кюри за этим никто не следил, то сегодня есть контролирующие организации. Наша лаборатория соответствует всем параметрам безопасности, хотя, конечно, любая химическая лаборатория несет в себе потенциальную угрозу и необходимо соблюдение правил техники безопасности. Наша техника безопасности — аккуратная работа в перчатках, халатах, специальных очках.  Если нужно, то используем и свинцовую защиту. Говоря о соприкосновении с плутонием: на самом деле он не имеет высоких дозовых нагрузок, даже если попадет на кожу без порезов, то его можно быстро смыть, главное — не допустить попадание плутония внутрь организма.

К слову о мадам Кюри, которую прозвали "радиоактивной женщиной", а много ли таких "радиоактивных женщин" в современной науке? Насколько сейчас это направление интересно для молодых ученых?

Радиохимия — это очень интересная область. Марию Кюри можно смело назвать нашей проматерью, ее открытия задали тон всей последующей науке. Потом была ее дочь, Ирен Жолио-Кюри, которая получила Нобелевскую премию. Была также Лиза Мейтнер, которая тоже должна была получить Нобелевскую премию. Была очень сильная советская школа женщин, исследовавших радиоактивность. Есть даже книга, посвященная подвигу женщин-ученых, работавших с плутонием в советские годы, книга называется "Плутоний в девичьих руках". В советские времена в Озерске (Челябинская область) шла работа над первой атомной бомбой, мужчин не хватало, и на этом первом предприятии под названием "Маяк" трудились молодые девушки, они внесли гигантский вклад в разработку технологий выделения плутония. Интерес к исследованию радиоактивности не утихает и по сей день, многие женщины посвящают свою жизнь именно этой области науки. Даже сейчас, если вы зайдете к нам в лабораторию радиохимии, то увидите, как много у нас девушек.

Анна Юрьевна, с какими трудностями в работе, на ваш взгляд, чаще всего приходится сталкиваться женщинам-ученым? 

Я никогда не сталкивалась с проблемами, связанными с тем, что я женщина. Но возможно, мне просто повезло. У нас здесь хороший коллектив и начальник, который не делает никакого различия между тем, мужчина ты или женщина. Есть иногда нехватка физической силы, потому что в лаборатории бывают ситуации, когда нужно что-то тяжелое поднять, перенести, сдвинуть и т.д. Но мужчины всегда нам помогают.

Сейчас в Москве активно обсуждают Юго-Восточную хорду, которую планируется построить на месте так называемого радиоактивного могильника —​ на склоне Москва-реки, рядом с ЖД-платформой Москворечье-Сабурово, где, как утверждают экоактивисты, сохранились опасные залежи ядерных отходов (тория и урана) Московского завода полиметаллов. Экологи очень обеспокоены этой ситуацией, а что вы думаете об этом? 

Мой начальник Степан Николаевич Калмыков уже давал журналистам большое интервью по этой теме, в принципе мне особо нечего добавить. Я не обладаю какими-то особенными сведениями по этой теме. Не думаю, что нужно раздувать большую панику в этой ситуации: если есть какая-то проблема, какое-то загрязнение, то это вполне решаемо. В России сейчас есть много методов и специализированных организаций, которые занимаются такими вопросами. Сейчас много технологий по очистке подобных объектов. Например, можно установить защитный барьер, предотвращающий распространение ядерных нуклидов, если грунт нельзя трогать. А если можно — то этот грунт могут вывезти и переместить в соответствующее хранилище, которые на территории нашей страны имеются. Или, может быть, получится провести реагентную обработку, когда грунт обрабатывают реагентами и смывают радионуклиды. Методов много. Если есть загрязненный объект, то его нужно реабилитировать, довести до состояния безопасного, а потом уже производить там строительство. По реабилитации загрязненных ядерными отходами территорий Россия занимает лидирующие позиции в мире, все технологии у нас имеются, не думаю, что это представляет большую проблему для специалистов.

Много ли в России потенциально опасных для человека объектов, связанных с радиоактивностью?

Наша страна активно вела разработку ядерного оружия, начиная с советских времен. Конечно в России есть такие объекты, но они все соответствующим образом помечены. На реально опасный объект не может быть бесконтрольного доступа третьих лиц. Я была на некоторых таких площадках, и там все очень строго охраняется. Сейчас законодательство в этой области достаточно жесткое, и в России оно не мягче, чем в остальных странах. 

Примечание: В этом году химикам впервые удалось получить стабильное соединение пятивалентного плутония. Сотрудники кафедры радиохимии химического факультета МГУ совместно с европейскими коллегами обнаружили никогда не встречавшееся ранее соединение пятивалентного плутония. Эта фаза оказалась стабильной, и теперь ученые смогут учитывать ее при проведении теоретических расчетов и экспериментов. Статья об этом опубликована в журнале Angewandte Chemie.