Ruský výzkumný ústav vyvinul metodu pro zapouzdření jaderného odpadu pomocí nanodiamantů.

Vědci z Institutu geochemie a analytické chemie Ruské akademie věd (GEOHI RAN) nedávno oznámili, že poprvé navrhli použití nanodiamantů syntetizovaných explozivní metodou ke zvýšení výkonnosti minerálních kompozitů -jako je magnesium-draslík-fosfát připravených při pokojové teplotě pro fixaci a zadržování radioaktivního odpadu. Přidáním nanodiamantů do kompozitů MKF výzkumníci úspěšně snížili poréznost materiálu a současně zlepšili jeho mechanickou pevnost, tepelnou vodivost a odolnost proti vyluhování radionuklidů. Příslušné výsledky výzkumu byly publikovány v mezinárodním časopise *Journal of Composites Science*.

 

Jaderný odpad musí být před konečným uložením přeměněn na chemicky a radioaktivně stabilní pevnou matrici, aby se zabránilo úniku radionuklidů do životního prostředí. Kompozity MKF jsou slibným materiálem pro tuhnutí jaderného odpadu a již dříve byly ověřeny v laboratoři GEOHI RAN.

 

V této studii vědci navrhli zavedení nanodiamantů do kompozitů MKF, aby se zvýšil jejich výkon. Nanodiamanty jsou se svým velkým povrchem a vlastnostmi odolnými vůči záření-a vysokým-teplotám-vynikajícími adsorbenty pro radioaktivní nuklidy. Výzkumný tým nejprve použil nanodiamanty k před-adsorbci aktinidů (jako je plutonium-239 a uran-238) a prvků vzácných zemin (např. europia) ze simulovaného radioaktivního odpadu a poté je imobilizoval v matrici MKF.

 

Svetlana Fimina, vedoucí výzkumná pracovnice a PhD v oboru chemie v radiochemické laboratoři GEOKI RAN, uvedla: „Tento výzkum financovaný Ruskou vědeckou nadací (projekt č nanodiamanty o fyzikálně-chemických vlastnostech kompozitních materiálů MKF." Tento kompozitní materiál výrazně zlepšuje odolnost proti vyluhování radionuklidů, snižuje rychlost vyluhování plutonia-239, uranu-238 a europia 3 až 8krát ve srovnání s původním materiálem MKF. Toto zlepšení je primárně přičítáno předadsorpci radionuklidů nanodiamanty a jejich stabilizačnímu zadržování v materiálu.

 

Je zřejmé, že bezpečná likvidace odpadu obsahujícího radionuklidy s dlouhou životností-je jednou z klíčových výzev při využívání jaderné energie. Materiály fosforečnanu hořečnatého-draselného- jsou díky svým vynikajícím vlastnostem tuhnutí často studovány pro účely tuhnutí a obnovy zdrojů jaderného odpadu, zejména pro zapouzdření radioaktivních prvků do stabilní matrice fosforečnanu hořečnatého-draselného, ​​aby se snížila jejich migrace a kontaminace. Například hořečnato-draselný-fosfátový cement lze použít ke ztuhnutí jaderných odpadních kapalin nebo zbytků, čímž se dosáhne snížení objemu odpadu a stabilizace. Samotný proces však zahrnuje složité chemické reakce a radioaktivní úpravu, což vyžaduje účinné technologie nakládání s odpady.