Egy orosz kutatóintézet kifejlesztett egy módszert a nukleáris hulladékok nanogyémántok felhasználásával történő tokozására.

Az Orosz Tudományos Akadémia Geokémiai és Analitikai Kémiai Intézetének (GEOHI RAN) tudósai a közelmúltban jelentették be, hogy először javasolták robbanékony módszerrel szintetizált nanogyémántok használatát az ásványi -például magnézium-kálium--foszfát és a szobahőmérsékleten előállított radioaktív hulladék kompozitok teljesítményének javítására. A nanogyémántok hozzáadásával az MKF kompozitokhoz a kutatók sikeresen csökkentették az anyag porozitását, miközben javították a mechanikai szilárdságát, hővezető képességét és a radionuklid kioldódással szembeni ellenállását. A vonatkozó kutatási eredmények a *Journal of Composites Science* nemzetközi folyóiratban jelentek meg.

 

A nukleáris hulladékot kémiailag és radioaktívan stabil szilárd mátrixsá kell alakítani a végső elhelyezés előtt, hogy megakadályozzák a radionuklidok környezetbe való szivárgását. Az MKF kompozitok ígéretes anyagok a nukleáris hulladék megszilárdításához, és korábban a GEOHI RAN laboratóriumában validálták őket.

 

Ebben a tanulmányban a tudósok nanogyémántok bevezetését javasolták az MKF kompozitokba, hogy javítsák azok teljesítményét. A nanogyémántok nagy felületükkel, valamint sugárzás--- és magas-hőmérséklet--álló tulajdonságaikkal kiváló adszorbensek a radioaktív nuklidok számára. A kutatócsoport először nanogyémántokat használt fel aktinidák (például plutónium-239 és urán-238) és ritkaföldfém elemek (pl. európium) előadszorbeálására a szimulált radioaktív hulladékból, majd rögzítette őket egy MKF-mátrixban.

 

Svetlana Fimina, a GEOKI RAN Radiokémiai Laboratóriumának vezető kutatója és PhD kémiából így nyilatkozott: "Ez a kutatás, amelyet az Orosz Tudományos Alapítvány finanszírozott (projektszám:{0}}), nanogyémántokat használ fel az aktinidák és hasadási termékek elő-adszorbeálására, mielőtt azokat MKF kompozit anyagok nukleáris biztonságának javítása érdekében megszilárdítaná. Az eredmények a robbanásveszélyes nanogyémántok átfogó pozitív hatását mutatják az MKF kompozit anyagok fizikai-kémiai tulajdonságaira. Ez a kompozit anyag jelentősen javítja a radionuklidok kioldódásával szembeni ellenállást, és az eredeti MKF-anyaghoz képest 3-8-szorosára csökkenti a plutónium{10}}239, az urán-238 és az európium kioldódási sebességét. Ez a javulás elsősorban a radionuklidok nanogyémántok általi előzetes adszorpciójának és az anyagon belüli stabilizáló visszatartásának tulajdonítható.

 

Nyilvánvaló, hogy a hosszú élettartamú radionuklidokat tartalmazó hulladék biztonságos elhelyezése az egyik legfontosabb kihívás az atomenergia hasznosításában. A magnézium-kálium-foszfát anyagokat kiváló szilárdulási tulajdonságaik miatt gyakran tanulmányozzák nukleáris hulladékok megszilárdítására és erőforrás-visszanyerésére, különösen a radioaktív elemek stabil magnézium-kálium-foszfát mátrixba való kapszulázására, hogy csökkentsék migrációjukat és szennyeződésüket. Például a magnézium-kálium-foszfátcement felhasználható nukleáris hulladékfolyadékok vagy -maradványok megszilárdítására, így a hulladék mennyisége csökken és stabilizálódik. Maga a folyamat azonban összetett kémiai reakciókat és radioaktív kezelést foglal magában, amely hatékony hulladékkezelési technológiákat igényel.