Rusijos tyrimų institutas sukūrė branduolinių atliekų kapsuliavimo nanodeimantais metodą.

Rusijos mokslų akademijos Geochemijos ir analitinės chemijos instituto (GEOHI RAN) mokslininkai neseniai paskelbė, kad pirmą kartą pasiūlė panaudoti nanodeimantus, susintetintus sprogstamuoju metodu, kad pagerintų mineralų, -pvz., magnio-kalio-fosfato ir radioaktyviųjų atliekų kompozitų, paruoštų kambario temperatūroje, veikimą. Pridėję nanodeimantų į MKF kompozitus, mokslininkai sėkmingai sumažino medžiagos poringumą, kartu pagerindami jos mechaninį stiprumą, šilumos laidumą ir atsparumą radionuklidų išplovimui. Atitinkami tyrimų rezultatai buvo paskelbti tarptautiniame žurnale *Journal of Composites Science*.

 

Branduolinės atliekos prieš galutinį šalinimą turi būti paverstos chemiškai ir radioaktyviai stabilia kieta matrica, kad būtų išvengta radionuklidų nutekėjimo į aplinką. MKF kompozitai yra perspektyvi medžiaga branduolinėms atliekoms kietinti ir anksčiau buvo patvirtinta GEOHI RAN laboratorijoje.

 

Šiame tyrime mokslininkai pasiūlė į MKF kompozitus įtraukti nanodeimantus, kad pagerintų jų veikimą. Nanodeimantai, turintys didelį paviršiaus plotą, atsparūs spinduliuotei-ir aukštai{2}}temperatūrai{3}}, yra puikūs radioaktyvių nuklidų adsorbentai. Tyrėjų grupė pirmiausia naudojo nanodeimantus, kad iš imituotų radioaktyviųjų atliekų iš anksto adsorbuotų aktinidus (pvz., plutonio-239 ir urano-238) ir retųjų žemių elementus (pvz., europį), o tada imobilizavo juos MKF matricoje.

 

GEOKI RAN radiochemijos laboratorijos vyresnioji mokslo darbuotoja ir chemijos mokslų daktarė Svetlana Fimina pakomentavo: „Šis tyrimas, finansuojamas Rusijos mokslo fondo (projekto Nr.{0}}), naudoja nanodeimantus, kad iš anksto-adsorbuotų aktinidus ir dalijimosi produktus, prieš juos sukietinant į MKF sudėtinių medžiagų saugą. Rezultatai rodo visapusišką teigiamą sprogstamųjų nanodeimantų poveikį MKF kompozicinių medžiagų fizikinėms ir cheminėms savybėms. Ši kompozicinė medžiaga žymiai pagerina atsparumą radionuklidų išplovimui ir sumažina plutonio{10}}239, urano-238 ir europio išplovimo greitį 3–8 kartus, palyginti su originalia MKF medžiaga. Šis pagerėjimas pirmiausia siejamas su išankstine radionuklidų adsorbcija nanodeimantais ir jų stabilizuojančiu sulaikymu medžiagoje.

 

Suprantama, kad saugus atliekų, kuriose yra ilgaamžių radionuklidų, šalinimas yra vienas iš pagrindinių branduolinės energijos naudojimo iššūkių. Magnio-kalio-fosfato medžiagos dėl puikių kietėjimo savybių dažnai tiriamos branduolinių atliekų kietėjimui ir išteklių atgavimui, ypač radioaktyvių elementų kapsuliavimui į stabilią magnio-kalio fosfato matricą, siekiant sumažinti jų migraciją ir užterštumą. Pavyzdžiui, magnio-kalio fosfato cementas gali būti naudojamas branduolinių atliekų skysčiams ar likučiams kietinti, taip sumažinant ir stabilizuojant atliekų kiekį. Tačiau pats procesas apima sudėtingas chemines reakcijas ir radioaktyvųjį apdorojimą, todėl reikia veiksmingų atliekų tvarkymo technologijų.