Материальный баланс модуля опытно-промышленной установки для получения стабильных изотопов

Фирма Eastern Isotopes Inc. на договорных началах после синтеза глюкозы возвращает разбавленную до уровня (60 - 80%) по 18О воду её производителю по цене 33 - 35 долларов США за 1 грамм. Этот возврат производится с целью её вторичного концентрирования в процессах рециклинга, осуществляемых ректификацией этой воды.

Существующие потребности в мире в обогащенном изотопе азот-15 (природное содержание 0,365%) оцениваются в 50 - 60 кг/год (здесь и далее в пересчете на содержание изотопа 99%) при масштабе существующего производства 15,5 - 16,5 кг/год. Основные потребности находятся в исследовательском и промышленном сегментов рынка.

Основные области применения азота-15 в исследовательском сегменте:

- исследования по определению производственной ценности сельскохозяйственных земель и путей увеличения их плодородия за счет экономически и экологически оптимального выбора удобрений;

агрохимия растений;

оборот протеина и аминокислот в организме человека и животных;

метаболизм живых тканей.

Использование азота-15 в сельском хозяйстве дает решение одной из основных проблем агрохимии - эффективное применение азотных удобрений. Изотопный метод единственный, который представляет возможность непосредственно следить за превращениями азотных удобрений в почве и растениях а присутствии почвенного азота.

Метод в частности позволяет:

. Определить баланс азотных удобрений в системе почва-растение и размеры выноса их различными сельскохозяйственными культурами;

. Установить пути миграции и превращений азота удобрений в почве и растениях;

. Определить размеры и механизмы биологической фиксации атмосферного азота.

Практическая значимость использования изотопного метода с применением азота заключается в количественной оценке эффективности применения того или иного удобрения, пестицидов и стимуляторов роста в конкретных почвенно-климатических условиях, что позволяет рационально сочетать биологический и минеральный азот на злаково-бобовых травостоях, сокращать потери азота удобрений на посевах озимых хлебов и многолетних трав, рационально применять пестициды и регуляторы роста растений при исключении негативного воздействия на экологию окружающей среды и т. д.

В результате, с одной стороны, появляется возможность корректной оценки плодородия земель, необходимой для определения её стоимости при составлении земельного кадастра, а с другой - возможность на современном уровне решить проблему увеличения плодородия земли путем определения экономически и экологически оптимального выбора удобрений.

Применение такого рода методик и проведение научных исследований осуществлялось обычно в рамках региональных агроцентров, выступавших заказчиками изотопной продукции.

Научные исследования с применением изотопа 15N зачастую чрезвычайно дорогостоящи. Например, изучение метаболизма глютамина, использующее азот-15 и ядерный магнитный резонанс (ЯМР), стоит около 30 000 $ США.

До 1991 года применение азота-15 в СССР составляло приблизительно 5 - 6 кг/год (из них 50% приходилось на институт им. Д. Н. Прянишникова). Основными потребителями были также институт агрохимии им В. В. Докучаева, институт хлопка (г. Ташкент), институт почвоведения (г. Тбилиси), институт субтропических культур (г. Сухуми) и др.

Наиболее часто используемые химические соединения, меченые изотопом N-15: аммиак (NH3) и различные аммиачные соединения: NH4NO3, (NH4)SO4, NH4CI, из которых при необходимости получают более сложные химические соединения. Причем стоимость химических соединений в 2 - 10 раз выше стоимости изотопов, используемых в качестве атомной метки.

Кроме того, азот-15 используется как стартовый материал для получения на ускорителях радиоактивного кислорода-15, также находящего применение в исследовательских целях. Значительные количества изотопа N-15 начинают использоваться в биотехнологии, например, для изготовления специальной биохимической среды Bio-Express-Min. Другой вероятный потребитель больших количеств азота-15 находится в атомной промышленности. В последнее время перешла в область практической реализации идея создания быстрого реактора с нитридным топливом, обогащенным по азоту-15 до 99,9%. Дело в том, что использование нитридного топлива с природным изотопным составом приводит к наработке радиоактивного углерода-14 в реакции 14N(n, p)14C, что рассматривается как серьёзное препятствие для использования этого вида топлива. Реализация этого проекта уже на первом этапе потребует не менее 20 кг/год высокообогащенного азота-15.

Перейти на страницу: 1 2 3 4