Un institut de cercetare rus a dezvoltat o metodă de încapsulare a deșeurilor nucleare folosind nanodiamante.

Oamenii de știință de la Institutul de Geochimie și Chimie Analitică al Academiei Ruse de Științe (GEOHI RAN) au anunțat recent că au propus pentru prima dată utilizarea nanodiamantelor sintetizate printr-o metodă explozivă pentru a îmbunătăți performanța compozitelor minerale-cum ar fi magneziul-potasiu{-fosfați preparate la temperatura camerei pentru fixarea radioactivă și a conținutului radioactiv. Prin adăugarea de nanodiamante la compozitele MKF, cercetătorii au redus cu succes porozitatea materialului, îmbunătățind simultan rezistența mecanică, conductivitatea termică și rezistența la leșierea cu radionuclizi. Rezultatele cercetării relevante au fost publicate în jurnalul internațional *Journal of Composites Science*.

 

Deșeurile nucleare trebuie transformate într-o matrice solidă stabilă din punct de vedere chimic și radioactiv înainte de eliminarea finală pentru a preveni scurgerea de radionuclizi în mediu. Compozitele MKF sunt un material promițător pentru solidificarea deșeurilor nucleare și au fost validate anterior în laboratorul GEOHI RAN.

 

În acest studiu, oamenii de știință au propus introducerea nanodiamantelor în compozitele MKF pentru a le îmbunătăți performanța. Nanodiamantele, cu suprafața lor mare și proprietățile rezistente la radiații-și rezistente la-temperaturi-înalte, sunt adsorbanți excelenți pentru nuclizii radioactivi. Echipa de cercetare a folosit mai întâi nanodiamantele pentru a pre-adsorb actinide (cum ar fi plutoniu-239 și uraniu-238) și elemente de pământuri rare (de exemplu, europiu) din deșeurile radioactive simulate, apoi le-a imobilizat într-o matrice MKF.

 

Svetlana Fimina, cercetător senior și doctor în chimie la Laboratorul de radiochimie GEOKI RAN, a comentat: „Această cercetare, finanțată de Fundația Rusă pentru Știință (Proiectul nr.. 24-13-00430), utilizează nanodiamantele pentru a pre-adsorb actinide și produse de fisiune înainte de a le solidifica în materiale compozite MKF pentru îmbunătățirea siguranței nucleare a unei noi metode promițătoare de eliminare a geologice. Rezultatele demonstrează impactul pozitiv cuprinzător al nanodiamantelor explozive asupra proprietăților fizico-chimice ale materialelor compozite MKF. Acest material compozit îmbunătățește semnificativ rezistența la leșierea radionuclizilor, reducând ratele de leșiere a plutoniului-239, uraniului-238 și europiului de 3 până la 8 ori în comparație cu materialul MKF original. Această îmbunătățire este atribuită în primul rând pre-adsorbției radionuclizilor de către nanodiamante și reținerii lor stabilizatoare în material.

 

Se înțelege că eliminarea în siguranță a deșeurilor care conțin-radinuclizi cu viață lungă este una dintre provocările cheie în utilizarea energiei nucleare. Materialele cu fosfat de magneziu-potasiu-, datorită proprietăților lor excelente de solidificare, sunt frecvent studiate pentru solidificarea și recuperarea resurselor deșeurilor nucleare, în special pentru încapsularea elementelor radioactive într-o matrice stabilă de fosfat de magneziu-potasiu pentru a reduce migrarea și contaminarea acestora. De exemplu, cimentul cu fosfat de magneziu-potasiu poate fi utilizat pentru a solidifica lichidele sau reziduurile deșeurilor nucleare, obținând reducerea și stabilizarea volumului deșeurilor. Cu toate acestea, procesul în sine implică reacții chimice complexe și tratament radioactiv, necesitând tehnologii eficiente de gestionare a deșeurilor.