Ruski raziskovalni inštitut je razvil metodo za inkapsulacijo jedrskih odpadkov z uporabo nanodiamantov.

Znanstveniki z Inštituta za geokemijo in analitično kemijo Ruske akademije znanosti (GEOHI RAN) so nedavno objavili, da so prvič predlagali uporabo nanodiamantov, sintetiziranih z eksplozivno metodo, za izboljšanje učinkovitosti mineralnih-kompozitov, kot je magnezij-kalijev-fosfat, pripravljenih pri sobni temperaturi za fiksiranje in zadrževanje radioaktivnih odpadkov. Z dodajanjem nanodiamantov kompozitom MKF so raziskovalci uspešno zmanjšali poroznost materiala, hkrati pa izboljšali njegovo mehansko trdnost, toplotno prevodnost in odpornost proti izpiranju radionuklidov. Ustrezni rezultati raziskave so bili objavljeni v mednarodni reviji *Journal of Composites Science*.

 

Jedrske odpadke je treba pred končnim odlaganjem pretvoriti v kemično in radioaktivno stabilno trdno matrico, da se prepreči uhajanje radionuklidov v okolje. Kompoziti MKF so obetaven material za strjevanje jedrskih odpadkov in so bili predhodno potrjeni v laboratoriju GEOHI RAN.

 

V tej študiji so znanstveniki predlagali uvedbo nanodiamantov v kompozite MKF za izboljšanje njihove učinkovitosti. Nanodiamanti so s svojo veliko površino ter lastnostmi, odpornimi-na sevanje in visoko{2}}temperaturo-, odlični adsorbenti za radioaktivne nuklide. Raziskovalna skupina je najprej uporabila nanodiamante za pred-adsorbiranje aktinidov (kot sta plutonij-239 in uran-238) in redkih zemeljskih elementov (npr. evropij) iz simuliranih radioaktivnih odpadkov, nato pa jih je imobilizirala v matriko MKF.

 

Svetlana Fimina, višja raziskovalka in doktorica kemije v radiokemijskem laboratoriju GEOKI RAN, je komentirala: »Ta raziskava, ki jo financira Ruska znanstvena fundacija (projekt št. . 24-13-00430), uporablja nanodiamante za pred-adsorpcijo aktinidov in cepitvenih produktov, preden jih strdi v kompozitne materiale MKF. To je obetavna nova metoda za izboljšanje varnosti Rezultati geološkega odlaganja jedrskih odpadkov dokazujejo obsežen pozitiven vpliv eksplozivnih nanodiamantov na fizikalno-kemijske lastnosti kompozitnih materialov MKF." Ta kompozitni material znatno izboljša odpornost proti izpiranju radionuklidov, s čimer zmanjša stopnje izpiranja plutonija-239, urana-238 in evropija za 3- do 8-krat v primerjavi z originalnim materialom MKF. To izboljšanje se pripisuje predvsem pred-adsorpciji radionuklidov z nanodiamanti in njihovemu stabilizacijskemu zadrževanju v materialu.

 

Razume se, da je varno odlaganje odpadkov, ki vsebujejo dolgožive-radionuklide, eden ključnih izzivov pri uporabi jedrske energije. Materiali iz magnezijevega-kalijevega-fosfata se zaradi svojih odličnih lastnosti strjevanja pogosto preučujejo za strjevanje in pridobivanje virov jedrskih odpadkov, zlasti za inkapsulacijo radioaktivnih elementov v stabilno matrico magnezijevega-kalijevega fosfata, da se zmanjša njihova migracija in kontaminacija. Na primer, magnezijev-kalijev fosfatni cement se lahko uporablja za strjevanje tekočin ali ostankov jedrskih odpadkov, s čimer se doseže zmanjšanje količine in stabilizacija odpadkov. Vendar pa sam proces vključuje kompleksne kemične reakcije in radioaktivno obdelavo, kar zahteva učinkovite tehnologije ravnanja z odpadki.