Bir Rus Araştırma Enstitüsü, Nanoelmas Kullanarak Nükleer Atıkları Kapsüllemek İçin Bir Yöntem Geliştirdi.

Rusya Bilimler Akademisi Jeokimya ve Analitik Kimya Enstitüsü'ndeki (GEOHI RAN) bilim insanları kısa bir süre önce, radyoaktif atıkların sabitlenmesi ve tutulması için oda sıcaklığında hazırlanan mineral-magnezyum-potasyum-fosfat kompozitlerinin performansını artırmak için patlayıcı bir yöntemle sentezlenen nanoelmasların kullanılmasını ilk kez önerdiklerini duyurdular. Araştırmacılar, MKF kompozitlerine nanodiamondlar ekleyerek malzemenin gözenekliliğini başarıyla azaltırken aynı zamanda mekanik mukavemetini, termal iletkenliğini ve radyonüklid sızıntısına karşı direncini de geliştirdi. İlgili araştırma sonuçları uluslararası *Journal of Composites Science* dergisinde yayımlandı.

 

Nükleer atıkların çevreye radyonüklit sızıntısını önlemek için nihai bertaraftan önce kimyasal ve radyoaktif olarak stabil bir katı matrise dönüştürülmesi gerekir. MKF kompozitleri nükleer atıkların katılaştırılması için umut verici bir malzemedir ve daha önce GEOHI RAN laboratuvarında doğrulanmıştır.

 

Bu çalışmada bilim insanları, performanslarını artırmak için nanoelmasların MKF kompozitlerine eklenmesini önerdi. Geniş yüzey alanı ve radyasyona-dirençli ve yüksek-sıcaklığa-dirençli özellikleriyle nanodiamondlar, radyoaktif nüklidler için mükemmel adsorbanlardır. Araştırma ekibi ilk olarak nanoelmasları simüle edilmiş radyoaktif atıklardan aktinitleri (plütonyum-239 ve uranyum-238 gibi) ve nadir toprak elementlerini (ör. europium) önceden adsorbe etmek için kullandı ve ardından bunları bir MKF matrisinde hareketsiz hale getirdi.

 

GEOKI RAN Radyokimya Laboratuvarı'nda kıdemli araştırmacı ve kimya alanında doktora sahibi olan Svetlana Fimina şu yorumu yaptı: "Rusya Bilim Vakfı (Proje No. 24-13-00430) tarafından finanse edilen bu araştırma, aktinitleri ve fisyon ürünlerini MKF kompozit malzemeleri halinde katılaştırmadan önce ön-adsorbe etmek için nanoelmaslardan yararlanıyor. Bu, nükleer atıkların jeolojik imhasının güvenliğini artırmak için umut verici yeni bir yöntemdir. Sonuçlar patlayıcı nanoelmasların kapsamlı olumlu etkisini göstermektedir. MKF kompozit malzemelerinin fizikokimyasal özellikleri üzerine." Bu kompozit malzeme radyonüklidlerin sızmasına karşı direnci önemli ölçüde artırarak plütonyum-239, uranyum-238 ve öropiyumun sızma oranlarını orijinal MKF malzemesine kıyasla 3 ila 8 kat azaltır. Bu gelişme öncelikle radyonüklitlerin nanodiamondlar tarafından ön adsorpsiyonuna ve bunların malzeme içinde stabilize edici tutulmasına atfedilir.

 

Uzun ömürlü radyonüklidler içeren atıkların güvenli bir şekilde bertaraf edilmesinin nükleer enerji kullanımındaki en önemli zorluklardan biri olduğu anlaşılmaktadır. Magnezyum-potasyum-fosfat malzemeleri, mükemmel katılaşma özelliklerinden dolayı, nükleer atıkların katılaştırılması ve kaynak geri kazanımı için, özellikle de radyoaktif elementlerin migrasyon ve kirlenmelerini azaltmak amacıyla kararlı bir magnezyum-potasyum fosfat matrisi içinde kapsüllenmesi için sıklıkla araştırılmaktadır. Örneğin, magnezyum-potasyum fosfat çimentosu, nükleer atık sıvılarını veya kalıntılarını katılaştırmak, böylece atık hacminin azaltılması ve stabilizasyonun sağlanması için kullanılabilir. Ancak sürecin kendisi, verimli atık yönetimi teknolojileri gerektiren karmaşık kimyasal reaksiyonları ve radyoaktif arıtmayı içermektedir.