Et russisk forskningsinstitut har udviklet en metode til indkapsling af atomaffald ved hjælp af nanodiamanter.

Forskere ved Institute of Geochemistry and Analytical Chemistry of the Russian Academy of Sciences (GEOHI RAN) meddelte for nylig, at de for første gang har foreslået at bruge nanodiamanter syntetiseret via en eksplosiv metode til at forbedre ydeevnen af ​​mineral-som magnesium-kalium-phosphat til fiksering af radioaktive kompositter, der var fremstillet ved stuetemperatur og indeholdt ved stuetemperatur. Ved at tilføje nanodiamanter til MKF-kompositter har forskere med succes reduceret materialets porøsitet og samtidig forbedret dets mekaniske styrke, termiske ledningsevne og modstandsdygtighed over for radionuklidudvaskning. De relevante forskningsresultater er publiceret i det internationale tidsskrift *Journal of Composites Science*.

 

Nukleart affald skal omdannes til en kemisk og radioaktivt stabil fast matrix før den endelige bortskaffelse for at forhindre udsivning af radionuklid til miljøet. MKF-kompositter er et lovende materiale til at størkne nukleart affald og er tidligere blevet valideret i GEOHI RAN-laboratoriet.

 

I denne undersøgelse foreslog forskere at introducere nanodiamanter i MKF-kompositter for at forbedre deres ydeevne. Nanodiamanter er med deres store overfladeareal og strålings-resistente og høje-temperatur-egenskaber fremragende adsorbenter til radioaktive nuklider. Forskerholdet brugte først nanodiamanter til at præ-adsorbere aktinider (såsom plutonium-239 og uranium-238) og sjældne jordarters grundstoffer (f.eks. europium) fra simuleret radioaktivt affald og immobiliserede dem derefter i en MKF-matrix.

 

Svetlana Fimina, en seniorforsker og ph.d. i kemi ved GEOKI RAN Radiochemistry Laboratory, kommenterede: "Denne forskning, finansieret af Russian Science Foundation (Project No. 24-13-00430), bruger nanodiamanter til at præ-adsorbere aktinider og fissionsprodukter, før de størkner til MKF, hvilket er den nye sikkerhedsmetode for geologiske kompositmaterialer. atomaffaldet viser den omfattende positive indvirkning af eksplosive nanodiamanter på de fysisk-kemiske egenskaber af MKF-kompositmaterialer." Dette kompositmateriale forbedrer markant modstanden mod udvaskning af radionuklider, hvilket reducerer udvaskningshastigheden for plutonium-239, uranium-238 og europium med 3 til 8 gange sammenlignet med det originale MKF-materiale. Denne forbedring tilskrives primært præ-adsorptionen af ​​radionuklider af nanodiamanter og deres stabiliserende tilbageholdelse i materialet.

 

Det er underforstået, at sikker bortskaffelse af affald, der indeholder langlivede radionuklider, er en af ​​hovedudfordringerne ved udnyttelse af nuklear energi. Magnesium-kalium-phosphatmaterialer bliver på grund af deres fremragende størkningsegenskaber ofte undersøgt til størkning og ressourcegenvinding af nukleart affald, især for at indkapsle radioaktive grundstoffer i en stabil magnesium-kaliumphosphatmatrix for at reducere deres migration og forurening. For eksempel kan magnesium-kaliumphosphatcement bruges til at størkne nukleare affaldsvæsker eller rester, hvilket opnår reduktion og stabilisering af affaldsvolumen. Men selve processen involverer komplekse kemiske reaktioner og radioaktiv behandling, hvilket kræver effektive affaldshåndteringsteknologier.