Проблема циркония «реакторной чистоты»

В ядерную технику цирконий пришел не сразу. Для того чтобы стать полезным в этой отрасли, металл должен обладать определенным комплексом свойств. (Особенно, если он претендует на роль конструкционного материала при строительстве реакторов.) Главное из этих свойств – малое сечение захвата тепловых нейтронов. В принципе эту характеристику можно определить как способность материала задерживать, поглощать нейтроны и тем самым препятствовать распространению цепной реакции.

Величина сечения захвата нейтронов измеряется в барнах. Чем больше эта величина, тем больше нейтронов поглощает материал и тем сильнее препятствует развитию цепной реакции. Естественно, что для реакционной зоны реакторов выбираются материалы с минимальным сечением захвата.

У чистого металлического циркония эта величина равна 0,18 барна. Многие более дешевые металлы имеют сечениа захвата такого же порядка: у олова, например, оно равно 0,65 барна, у алюминия – 0,22 барна, а у магния – всего 0,06 барна. Но и олово, и магний, и алюминий легкоплавки и нежаропрочны; цирконий же плавится лишь при 1860°C.

Казалось, единственное ограничение – довольно высокая цена элемента №40 (хотя для этой отрасли денег жалеть не приходится), но возникло другое осложнение.

В земной коре цирконию всегда сопутствует гафний. В циркониевых рудах, например, его содержание обычно составляет от 0,5 до 2,0%. Химический аналог циркония (в менделеевской таблице гафний стоит непосредственно под цирконием) захватывает тепловые нейтроны в 500 раз интенсивнее циркония. Даже незначительные примеси гафния сильно сказываются на ходе реакции. Например, 1,5%-ная примесь гафния в 20 раз повышает сечение захвата циркония.

Перед техникой встала проблема – полностью разделить цирконий и гафний. Если индивидуальные свойства обоих металлов весьма привлекательны, то их совместное присутствие делает материал абсолютно непригодным для атомной техники.

Проблема разделения гафния и циркония оказалась очень сложной – химические свойства их почти одинаковы из-за чрезвычайного сходства в строении атомов. Для их разделения применяют сложную многоступенчатую очистку: ионный обмен, многократное осаждение, экстракцию.

Все эти операции значительно удорожают цирконий, а он и без того дорог: пластичный металл (99,7% Zr) во много раз дороже концентрата. Проблема экономичного разделения циркония и гафния еще ждет своего решения.

И все-таки цирконий стал «атомным» металлом.

Об этом, в частности, свидетельствуют такие факты. На первой американской атомной подводной лодке «Наутилус» был установлен реактор из циркония. Позже выяснилось, что выгоднее делать из циркония оболочки топливных элементов, а не стационарные детали активной зоны реактора.

Тем не менее производство этого металла увеличивается из года в год, и темпы этого роста необыкновенно высоки. Достаточно сказать, что за десятилетие, с 1949 по 1959 г., мировое производство циркония выросло в 100 раз! По американским данным, в 1975 г. мировое производство циркония составило около 3000 т.

6.Нахождение в природе:

Наиболее крупные месторождения циркония расположены на территории США, Австралии, Бразилии, Индии.

Соединения циркония широко распространены в литосфере. По разным данным кларк циркония от 170 до 250 г/т. Концентрация в морской воде 5·10⁻⁵ мг/л. Цирконий — литофильный элемент. В природе известны его соединения исключительно с кислородом в виде окислов и силикатов. Несмотря на то, что цирконий рассеянный элемент, насчитывается около 40 минералов, в которых цирконий присутствует в виде окислов или солей. В природе распространены главным образом циркон (ZrSiO₄)(67,1 % ZrO₂), бадделеит (ZrO₂) и различные сложные минералы ((эвдиалит (Na, Ca)₅(Zr, Fe, Mn)[O,OH,Cl][Si₆O₁₇] и др.). Во всех земных месторождениях цирконию сопутствует Hf, который входит в минералы циркона благодаря изоморфному замещению атома Zr.

Циркон является самым распространенным циркониевым минералом. Он встречается во всех типах пород, но главным образом в гранитах и сиенитах. В графстве Гиндерсон (штат Северная Каролина) в пегматитах были найдены кристаллы циркона длиной в несколько сантиметров, а на Мадагаскаре были обнаружены кристаллы, вес которых исчисляется килограммами.

Бадделеит был найден Юиссаком в 1892 г в Бразилии. Основное месторождение находится в районе Посуд-ди-Кладас (Бразилия). Там была найдена глыба бадделеита весом около 30 т, а в водных потоках и вдоль обрыва бадделеит встречается в виде аллювиальной гальки диаметром до 7,5 мм, известной под названием фавас (от португальского fava — боб). Фавас обычно содержит свыше 90 % двуокиси циркония.

Добыча циркония в п. Володарское

Не улеглась ещё шумиха о закрытии пассажирского ж/д вокзала в Мариуполе, постройке химического завода и свозе токсичных веществ в пригород, как над Мариуполем и Володарском нависла новая угроза — начало разработки радиоактивного циркония.

Под районным центром Володарское и окружающими селами находится крупное месторождение циркония. Его разведали еще в 1985 году, но промышленной добычей заниматься не стали - потребовалось бы отселить минимум 10 тысяч человек.

Старожилы помнят, как при Советском Союзе на этих полях работали геологи.

Валентина Зайченко, член Володарского районного совета ветеранов:

- Стоял вопрос перед Советом министров. Но посчитали, что нужно в радиусе 50 километров отселить население, посчитали, и Верховная рада приняла решение закрыть разработки."

«Поселковая власть никаких решений о подобных разработках не принимала, но есть решение по этому поводу облсовета, которое станет правомерным только в том случае, когда за него проголосует местная громада», - сообщил поселковый голова Володраского района Федор Майшмаз.

К слову, в природной смеси содержится пять изотопов циркония, причём 96Zr слабо радиоактивен. О воздействии соединений циркония на организм ничего не известно. Пыль циркония представляет собой вещество с большой пожаро- и взрывоопасностью, поскольку может самовоспламениться на воздухе.

Городской голова Юрий Хотлубей ещё на вопрос о хим. заводе отвечал: «Я категорически против любых объектов, которые так или иначе усложняют вопросы охраны окружающей среды!!! И нигде, ни в одной городской программе не заложено строительство подобных объектов. Это официальный ответ, чтобы снять любые спекуляции на эти темы. Больше того, мы запросили официально, и есть у нас ответ, с печатями, за подписью главного санитарного врача, Азовской экологической инспекции и природоохранной инспекции прилегающих к нам сельских районов о том, что никаких заявок, никаких предложений, по подобным строительствам им не поступало. А это обязательная норма, которую надо соблюдать»

Однако имеется решение, принятое Донецким областным советом 29 марта "О согласовании ходатайства о предоставлении недр в пользование ООО "Азовское рудоуправление". Фактически этим решением Донецкий областной совет во главе с его председателем Андреем Федоруком разрешил опытно- промышленную разработку Азовского месторождения цирконий-редкоземельных руд.

 

Этим решением в Володарском были просто шокированы, тем более, что узнали об этом ...из интернета - на сайте областного совета было выложено соответствующее решение. То есть областной совет полностью проигнорировал мнение местной громады. А следует отметить, что Азовское месторождение цирконий-редкоземельных руд расположено на землях Володарского поселкового, Боевского и Малоянисольского советов (села Пановка, Новогригорьевка, Старченково и Октябрьское), причем основное рудное образование подходит вплотную к поселку Володарское. И это земли сельскохозяйственного назначения, они уже давно находятся в частной собственности у фермеров и бывших колхозников.

Естесственно, такие решения власти вызвали волну негодования у местных жителей и жителей близлежащих посёлков и Мариуполя. Сегодня состоялся очередной митинг. Людей, не смотря на время 10-00 утра и проливной дождь собралось очень много (приезжали люди из окресных сел и Мариуполя).
— "На митинге выступали казаки (они активно отстаивают заповедник Каменные могилы который находится на территории Володарского района и над этим месторождением) так вот они (казаки) сказали что им открыто уже угрожали приезжие "братки" мол уйдешь и домой не вернешься... У казаков даже с женами внегласное соглашение: не вернулся домой к определенному времени и не берет трубку - поднимать людей.
Многие кто добрался из Мариуполя говорят что были попытки не пропустить машины и автобусы в Володарское. Один из чиновников слишком раскричавшимся людям сказал: Че вы орете всеравно по нашему будет.
В поселке нервы накалены до предела, но несмотря на это техника стоит в лесочке неподалеку. Люди предъявили ультиматум райгосадминистрации во главе с Балабаном В.В., через 3 дня технику не уберут будут акции неповиновения. " — сообщают очевидцы на одном из Мариупольских форумов.

«Митингующие приняли резолюцию, в которой требуют от областного совета в течение трех дней признать решения областного совета о разработках, геологоразведочных работах и дальнейшем строительстве опытно-промышленной установки неправомочными», - сообщила независимый эколог Анастасия Богданович.

В ходе митинга депутаты всех сельских советов Володарского района требовали от областного совета проведения внеочередной сессии.

«Очередная сессия облсовета назначена на 7 июня, поэтому люди не могут столько ждать», - говорит эколог.

Кроме того, митингующие выступили с призывом ликвидировать фирму «Азовское рудоуправление», как юридическое лицо.

Как заметила Анастасия Богданович, власти района лояльно отнеслись к требованиям населения, пообещав, что тоже не останутся в стороне от данного вопроса.

 

 

 

 

Ещё раньше, узнав о таком вероломстве донецкой власти, депутаты Володарского районного совета во главе с его председателем Павлом Азаровым направили в адрес облсовета письмо, в которм, в частности, говорится: “Геологоразведкой данного месторождения занимались еще с советских времен и было выявлено, что главным рудным минералом являются циркон, бастнезит и бритолит, второстепенные - ортит и редкоземельные карбонаты, которые выделяются по повышенному содержанию редких земель (свыше 20-ти) и циркония, а также по аномалиям гамма-активности. Данные минералы являются радиоактивными. Бурение более тысячи скважин, а также естественное выветривание почвы привели к резкому повышению радиоактивного фона. В настоящее время население района под высоковольтной линией электропередач, проходящей над месторождением, находят в свободно лежащем виде минералы циркона и бритолита. Превышение радиоактивного фона привело к тому, что жители Володарского района занимают одно из лидирующих мест в области по онкозаболеваниям. Депутаты Донецкого облсовета, давая согласие на разработку Азовского месторождения, не подумали о том, что будет нарушено экологически безопасное для жизни и здоровья людей состояние окружающей среды, что приведет к резкому увеличению заболевания населения, чем нарушили статью 38 Кодекса Украины о недрах”.

Кроме того, в своем обращении в областной совет местные депутаты выразили свою обеспокоенность тем, что “депутаты Донецкого областного совета согласуют передачу в частные руки стратегические государственные запасы редкоземельных материалов ООО ”Азовское рудоуправление”, которое юридически зарегистрировано за месяц (!) до принятия решения и не имеет опыта геологических работ и достаточных финансовых и материальных ресурсов”. Опираясь на вышеизложенное, представители местной громады просят рассмотреть вопрос об отмене решения “О согласовании ходатайства о предоставлении недр в пользование ООО “Азовское рудоуправление””.

 

Cырьем для производства циркония равно как и титана является самый обычный песок. Более 90% песка это зерна легких минералов - кварца и полевых шпатов, ну или чего то подобного. А вот то что тяжелое содержится в песке - это и есть собственно нужные минералы. Это рутил, циркон, ильменит. Все эти минералы содержат много разных элементов. В частности тория, урана и прочих радиоактивных.

Количество этих рутила, циркона, ильменита - менее одного процента от объема песков.

Конечно там где будет концентрационное производство будет концентрироваться и радиация. Поскольку доля этих минералов в песке мизерная, то при концентрации их доля возрастет до значений как на гранитных массивах Карелии и Мурманской области или финляндии со Швецией. То есть в целом какой либо рост радиоактивности даже на концентрационных производствах поднимет по радиации Володарск до уровня Карелии или Швеции.

"В Приазовье месторождения не чисто на циркониевые, а цирконий-редкоземельные. То есть будут добывать также и другие элементы, тот же ниобий. Соответственно, будет комплексное освоение руд. То есть даже как я понял ниобий тут более важен. Возможно и другие редкоземельные элементы.

А то сейчас в этой области просто чудо. 95% всего мирового рынка (не удивляйтесь 95%) контролирует Китай. И они за последний год увеличили цены на редкоземельные металлы чуть ли не в 5 раз. То есть понятно что после такого во всем мире спрос на редкоземельные металлы возрос многократно. Эти металлы используют в производстве передовых вещей - солнечные батареи, сенсорные панели смартфонов, специализированные аккумуляторы для компьютерной техники и т.д. Естественно китайцам не выгодно появление конкурентов и они еще себя покажут." — сообщают постояльцы форума.