Создан метод превращения радиоактивного стронция-90 в керамику
Ученые Дальневосточного федерального университета (ДВФУ) разработали эффективный метод превращения опасного радиоактивного изотопа стронция-90 (90Sr) в стабильную минералоподобную керамику. Эта разработка позволит сделать процесс захоронения долгоживущих отходов ядерной энергетики более безопасным и надежным. Об этом сообщает информационное агентство «ТАСС».
Стронций-90 обладает высокой радиотоксичностью и подвижностью, способен накапливаться в костной ткани живых организмов. Для его захоронения традиционно используется цементирование или остекловывание, однако в этом случае увеличивается объем отходов без гарантии абсолютной долговременной стабильности. Ученые предложили использовать в качестве исходного материала каолин или белую глину, которую смешали с имитатором радиоактивных отходов - карбонатом стронция (SrCO3) - и подвергли смесь обработке методом реакционного искрового плазменного спекания (R-SPS).
«Искровое плазменное спекание - это передовая технология, при которой порошок нагревается импульсами электрического тока под высоким давлением. Это позволяет провести процесс очень быстро и при относительно низких температурах - всего за пять минут при 1 000 градусов. В результате химической реакции стронций не просто механически смешивается с глиной, а встраивается в кристаллическую решетку двух новых минералов - стронциевого полевого шпата и Sr-геленита», - пояснил один из авторов исследования, научный сотрудник лаборатории ядерных технологий ДВФУ Олег Шичалин.
Высокая скорость нагрева и приложенное давление позволяют герметизировать образец, предотвращая улетучивание радиоактивных элементов, которое может произойти при традиционном длительном нагреве. С помощью электронной микроскопии выяснилось, что получается материал с однородной структурой с равномерным распределением стронция. Материал также успешно прошел тесты на гидролитическую стойкость, то есть на скорость выщелачивания ионов стронция из керамики в водную среду.
«Наша керамика по своему составу и структуре максимально приближена к природным минералам, которые миллионы лет сохраняют стабильность в земной коре. Это значит, что помещенное в глубокое геологическое хранилище, такое вещество не будет источником загрязнения. Тем не менее, мы видим пространство для улучшения. Полученные значения скорости выщелачивания, хоть и очень низкие, пока не в полной мере соответствуют самым строгим международным стандартам. Это задает направление для дальнейшей работы - мы планируем оптимизировать состав смеси и параметры спекания, чтобы сделать материал еще более совершенным», - добавил Шичалин.
Разработка ученых открывает новые перспективы для создания стабильных и безопасных форм захоронения радиоактивных отходов с использованием доступного природного сырья и современных энергоэффективных технологий.
Подготовил Роман БОНДАРЧУК, УзА
