Уничтожить радиоактивность нельзя, но можно сделать ее биологически безопасной

Александр Толстиков и Борис Мясоедов. Завершение работы над очередным портретом. 2017.

Атомное начало

Меня интересовали, например, подробности аварии, случившейся в 50-х годах прошлого столетия под Челябинском, в районе реки Течи. Об этом узнал, когда антропологическая экспедиция, организованная Башкирским институтом истории, языка и литературы, в которой я принимал участие, случайно ночью пересекла демаркационную линию закрытой зоны. Утром, когда мы пошли умываться на реку, сразу поняли, что здесь что-то не так. По пути в траве попадались фантастических размеров, больше футбольного мяча, грибы-дождевики.

«Сегодня во всем мире у людей усиливается и укрепляется недоверие к атомной энергетике после трагедий в Чернобыле и на «Фукусиме» в Японии, – обратился я к Мясоедову. – Что вы думаете по этому поводу, Борис Федорович?»

«Знаешь, Александр, считаю, что мне повезло, – начал Борис Федорович свой рассказ. – Судьба и мои учителя были ко мне благосклонны. Могу с уверенностью сказать, что я везунчик.

После окончания Московского химико-технологического института имени Д.И. Менделеева, знаменитой «Менделеевки», я оказался в Академии наук, в Институте геохимии и аналитической химии имени В.И. Вернадского (ГЕОХИ), в котором директором был тогда еще не столь известный Александр Павлович Виноградов. Впоследствии он стал вице-президентом Академии наук СССР, одним из выдающихся отечественных ученых.

Я попал в ГЕОХИ в какой-то степени случайно, когда в нашей стране начиналась реализация атомного проекта, о котором мало кто знал. О нем стало известно в середине 60-х годов. Действительно, тогда в ряде вузов проходила подготовка специалистов, причем организованная быстро, квалифицированно, на добровольной основе. Правда, брали только успевающих студентов, переводили их на специальные факультеты, не сообщая, чем они будут заниматься. Ни о какой радиоактивности мы не имели понятия. Готовили нас тогда для развивающейся атомной промышленности, в том числе для работы на закрытом предприятии «Маяк» в Челябинской области и в Горно-химическом комбинате в Красноярске.

Группу студентов «Менделеевки», в которую входил я, готовили для Красноярска. Но проект задерживался, а выпуск студентов состоялся вовремя, и поэтому на диплом я попал в ГЕОХИ имени В.И. Вернадского. Его директор Александр Павлович Виноградов, как теперь известно, был правой рукой Игоря Васильевича Курчатова. Они были друзьями. Виноградов отвечал за аналитическое обеспечение работ по атомной тематике в стране. Он отчетливо понимал, что любой процесс, связанный с атомным проектом, нуждается в новых методах контроля, более чувствительных, более тонких и селективных. Фактически Виноградов был заместителем Курчатова по аналитическому контролю, включая химию неизвестного тогда плутония, одного из первых искусственных радиоактивных элементов в периодической таблице Менделеева.

Работая в ГЕОХИ, я по распоряжению Виноградова был командирован в город Дубну, который сыграл большую роль в моей жизни. Тогда это был закрытый город, не было его настоящего названия. В разговоре специалистов и в документах он назывался «полигон на Волге». Там был самый мощный синхрофазотрон для ускорения заряженных частиц. Мы занимались изучением продуктов деления разных металлов под действием высокоэнергетических протонов и альфа-частиц.

Находясь там, в 1954 году я однажды утром услышал по радио, что в Советском Союзе запущена первая в мире атомная электростанция в городе Обнинске. Моя миссия в Дубну была недолгой. В октябре 1954 года мне позвонил Александр Павлович Виноградов и сказал: «Борис Федорович! Вы должны срочно прибыть в лабораторию приборов (так назывался тогда Курчатовский институт). Я там тоже буду и при встрече объясню новые цели и задачи».

«Мы начали с плутония»

Вот так в конце 1954 года Борис Мясоедов вернулся в Москву, в Курчатовский институт.

«Конечно, это была не нынешняя Москва, – вспоминает академик Мясоедов. – Институт Курчатова фактически находился на ее окраине. В нем была прекрасно оснащенная лаборатория, организованная по инициативе академика Георгия Николаевича Флерова, известного нашего физика, знаменитого еще и тем, что именно он обратил внимание Сталина на необходимость более нацеленного развития атомной энергетики и ядерного вооружения в стране. Таким образом, в 1954 году по инициативе Флерова при поддержке Курчатова в Советском Союзе начались широкомасштабные работы по получению новых радиоактивных элементов.

Известно, что первые искусственные элементы – нептуний, плутоний и далее до 100-го – в Периодической системе элементов Менделеева были получены американскими учеными при облучении мишени из урана, плутония и нептуния. Георгий Николаевич Флеров возглавил аналогичные работы в СССР.

Однажды Курчатов позвонил Александру Павловичу Виноградову – а я повторю, что они были друзьями, – и сказал, что физики задумали получать новые искусственные элементы, и без химиков это будет сделать трудно; что он просит подключить к этим исследованиям молодых сотрудников, химиков-аналитиков из ГЕОХИ.

Так начиная с 1955-го по 1960 год я работал в Курчатовском институте. Чем мы занимались? Ну, во-первых, необходимо было выбрать исходную мишень для бомбардировки высокоэнергетическими частицами. Естественно, она должна была состоять из элемента из таблицы Менделеева с максимальным атомным номером. Тогда уже имелись доступные количества плутония и нептуния, и мы начали с плутония.

К тому времени американцами был открыт 100-й элемент фермий, который, как и 99-й элемент эйнштейний, был получен при взрывах атомных зарядов в земной породе. При этом используется взрыв с образованием огромной плотности нейтронов, которая не могла быть достигнута в условиях искусственных реакторов. А перед химиками стояла задача выделить из тысяч тонн породы отдельные атомы новых элементов. Вот так были открыты элементы с атомными номерами 99 и 100.

А.Г. Толстиков. Портрет академика РАН Б.Ф. Мясоедова. Холст, масло. 2009.  Фото из архива автора

Сегодня в результате многолетних исследований в Дубне мы имеем самые крупные достижения в области синтеза радиоактивных элементов даже в сравнении с США. В наши дни мы являемся свидетелями открытия элементов с 110-го по 118-й. Большинство этих элементов синтезированы в Дубне в лаборатории ядерных исследований, носящей имя Георгия Николаевича Флерова, а 114-й элемент был назван флеровий.

Как-то еще в 1958–1959 годах Флеров сказал мне, что есть один перспективный молодой человек, окончивший московский Физтех, который хочет устроиться к нам на работу. Георгий Николаевич попросил меня встретиться с этим человеком и выяснить, действительно ли он идет к нам. Я выполнил просьбу Флерова, поговорил с молодым коллегой, и он мне сразу понравился. Об этом я сказал Георгию Николаевичу. Молодым специалистом, которого приняли на работу в лабораторию, оказался ныне всемирно известный ученый академик Юрий Цолакович Оганесян, открывший впоследствии несколько новых радиоактивных элементов, разработав новейшие методы их синтеза.

Так что теперь не мы ездим к американцам учиться, а они принимают участие в совместных экспериментах по синтезу и изучению свойств новых элементов. У нас лучшие в мире циклотроны, лучшие в мире источники ионов».

Радиохимия в чистом виде

– Борис Федорович! Можете рассказать о наиболее важных своих научных работах?

– Могу сказать, что крупных открытий, которые были бы связаны с моим именем, наверное, нет. Одно из моих важных исследований посвящено протактинию, его необычному четырехвалентному состоянию. В этом состоянии он является аналогом ниобия и тантала. Первая моя публикация об этом была во французском журнале Bulletin de la Societe Francaise. Затем последовали работы по восстановлению америция до двухвалентного состояния.

Конечно, среди моих работ особое место занимают систематические исследования по восьмивалентному плутонию. Плутоний богат своими состояниями окисления – 3, 4, 5. В Институте физической химии РАН было открыто семивалентное состояние плутония. Это был фурор, так как мы еще в 60-е годы прошлого века выдвинули гипотезу о том, что плутоний может быть восьмивалентным. С тех пор мы опубликовали около 20 капитальных статей и обзоров на эту тему. Благодаря этим исследованиям наша лаборатория стала известна в мире.

– Хочу попросить вас рассказать о направлении в радиохимии, связанном с экологией окружающей среды. Можно услышать о той катастрофе под Челябинском в местечке Теча? Что в тех местах все-таки произошло?

– Да, я об этой ситуации знаю много, занимался этой темой… Для урановых бомб нужно было проводить разделение изотопов, а это очень тонкие технологии. Необходимо большое число ступеней разделения, чтобы получить обогащенный на 25–30% уран-235.

Для этих целей был построен первый в СССР радиохимический комбинат между Челябинском и Свердловском, нынешним Екатеринбургом. Сейчас это городок Озерск, расположенный в прекрасной местности. Там много великолепных озер, удивительные пейзажи, горы. Недалеко находится знаменитый Ильменский заповедник – известный кладезь природных минералов, в том числе драгоценных изумрудов. В этом краю за счет озер был огромный запас воды, необходимый для технологии получения плутония. На «закрытом предприятии» для получения плутония был построен первый промышленный реактор под названием «Руслан» и ряд других. По времени это строительство пришлось на период с 1945 по 1950-е годы.

Практически после открытия радиоактивности и явлений, связанных с ней, свойства вновь синтезированного плутония были изучены мало. Это сейчас мы знаем о плутонии больше, чем, например, о железе. Все эти знания в то время достигались эмпирическим путем, и, конечно, возникали опасные и непредвиденные ситуации.

Фракции, которые оставались после процесса выделения плутония – а это концентрированные кислоты, – к счастью, хранились в специальных сборниках. Жидкие отходы средней радиоактивности сбрасывались в реку Течу. И никто не думал, что радионуклиды, как и все остальное в природе, подчиняются ее законам. Радионуклиды сорбировались на иле и других породах, в результате происходило их концентрирование вдоль русла реки.

А в то время отсутствовали элементарные дозиметры, позволяющие точно определять уровень зараженности. Что говорить, тогда не только у нас, но и в США, и в других странах радиоактивные отходы сбрасывались в естественные водоемы, в том числе в океан. Тогда не существовало такого понятия, как «экология»», просто не думали об этом.

Так вот, оказалось, что все водоемы на Урале, в том месте, о котором мы с тобой говорим, были сообщающимися и постепенно стекали в реку Течу. Я был в этих местах. Они впечатляют! Кругом почти дикая природа, летают огромные орлы, в водоемах водится большая по размерам рыба. В местном центре под названием Муслимово была организована научно-исследовательская станция по изучению в природных условиях действия радиоактивности. Например, как реагируют на радиоактивность разные породы деревьев, как она влияет на животных и насекомых. Фактически там собирался материал, равного которому нет нигде в мире.

Еще одна авария произошла в зоне, примыкающей к озеру Карачай, в которое сливали жидкие высокорадиоактивные отходы. Но опять не учли, что все озера сообщаются друг с другом подводными водами. А в этой местности сильно меняется климат, часто бывают засушливые месяцы или, наоборот, идут проливные дожди.

В 1967 году случилось как раз чрезвычайно засушливое лето. В результате озеро Карачай сильно обмелело, обнажились его берега, в песчаную породу которых адсорбировались радионуклиды. Из-за резкого перепада температур случилась сильная буря, поднявшая с обнаженных берегов радиоактивную песчаную пыль, которую ветер разнес на сотни километров. У специалистов эта катастрофа получила название «Южноуральский след».

Сегодня этот район полностью реабилитирован, так как там с самого начала были приняты усиленные меры. Но тогда все жители Муслимова были срочно эвакуированы, им были предоставлены новые дома в других, экологически безопасных районах. Конечно, все это неприятно, но повторю – тогда была гонка вооружений, и на второстепенные вопросы внимания не обращали, да мы и не знали всех научных основ радиоактивных процессов.

Нельзя отрицать, что технические сбои и происшествия случаются с той или иной вероятностью, но со всей ответственностью заявляю: в целом атомная энергетика намного безопаснее по сравнению с энергетикой, основанной на использовании природного угля и нефти. Почему? Да потому что в угле и нефти находятся продукты полураспада урана. Это очень хорошо известно специалистам и совсем мало – широкой публике. Особенно высоко содержание радионуклидов в угле.

То, что теперь происходит в Китае – а там порой дышать нечем, – просто ужасно! Из-за того что практически вся энергетика Китая базируется на сжигаемом угле, над многими его промышленными центрами и городами круглосуточно стоит плотный смог. А что в этом газе-смоге? В нем не только летучие и токсичные химические вещества на основе азота, серы, углерода – в нем мельчайшие частицы золы с адсорбированными опасными радионуклидами.

По выбросам радиоактивных веществ нормально работающая атомная электростанция в десятки, если даже не в сотни раз безопаснее по сравнению с электростанцией, работающей на угле.

Не спорю, существует проблема переработки радиоактивных отходов, что является самым отрицательным моментом атомной энергетики. Без решения этой проблемы дальнейшее развитие атомной энергетики маловероятно. Уничтожить радиоактивность нельзя, ее можно только изолировать, сделать биологически безопасной. И в этом человек берет пример из природы.

Металлы находятся в земной коре в виде определенных химических соединений, то есть они химически связаны. Эти химические соединения настолько стойкие, что сохраняются без изменения миллионы лет. Этот подход взят за основу для хранения радиоактивных отходов.

Сегодня пока применяют методы химической инкорпорации радионуклидов из жидких отходов в разные виды алюмофосфатных и боросиликатных стекол. Наиболее передовая технология переработки и хранения радиоактивных отходов состоит во внедрении их в минералоподобные матрицы. Наша лаборатория занята этими проблемами, и первые результаты уже проходят испытания на «Маяке» и в Горно-химическом комбинате в Красноярске. Кстати, этот комбинат расположен в горе на правом берегу Енисея, и это вызывает восхищение.

«На первом плане – филателия»

– Борис Федорович, вы много путешествуете по миру, преодолевая десятки тысяч километров. Не устали от этих перемещений?

– У меня в жизни все перемещения определялись главным образом занятиями наукой. Я проехал всю Европу, США, Канаду, Францию, Китай, Египет, Японию. Везде я выступал с лекциями о наших достижениях и сам многому учился. Конечно, в таких визитах я не забывал о прекрасном. Я посетил практически все знаменитые мировые картинные галереи, многие оперные театры, но, повторю, все в моей жизни было подчинено науке.

Что касается моих увлечений, или, как это принято говорить, хобби, то на первом плане стоит филателия, а на втором – классическая музыка. У нас в доме очень большая коллекция аудиозаписей музыки на виниловых носителях и в CD-формате. Но если говорить о моей страсти, то это – филателия.

– Спасибо, Борис Федорович, за увлекательное биографическое повествование. Мне выпала честь работать в аппарате Президиума Российской академии наук, быть членом команды ее президента академика Юрия Сергеевича Осипова, который в моей судьбе сыграл большую роль. Особой удачей считаю нашу с вами совместную работу в течение 10 лет в качестве заместителей главного ученого секретаря Президиума Академии наук. Одним словом, спасибо за науку жизни.

– Александр, спасибо и тебе за интересные вопросы. Благодаря твоей инициативе и идеям сегодня рождается оригинальный издательский проект. Я тоже с теплом вспоминаю о тех годах, когда мы с тобой вместе работали в Президиуме Академии наук. Эта была наша академия в трудных годах своего развития. Она была мозговым центром страны. Жизнь в ней кипела, и роль аппарата главного ученого секретаря Президиума РАН была огромной и определяющей.