Российский научно-исследовательский институт разработал метод инкапсулирования ядерных отходов с помощью наноалмазов.

Ученые Института геохимии и аналитической химии Российской академии наук (ГЕОХИ РАН) недавно объявили, что впервые предложили использовать наноалмазы, синтезированные взрывным методом, для повышения эффективности минеральных-подобных магний-калий-фосфатных композитов, приготовленных при комнатной температуре для фиксации и локализации радиоактивных отходов. Добавляя наноалмазы в композиты MKF, исследователи успешно снизили пористость материала, одновременно улучшив его механическую прочность, теплопроводность и устойчивость к выщелачиванию радионуклидов. Соответствующие результаты исследования опубликованы в международном журнале *Journal of Composites Science*.

 

Ядерные отходы должны быть преобразованы в химически и радиоактивно стабильную твердую матрицу перед окончательным захоронением, чтобы предотвратить утечку радионуклидов в окружающую среду. Композиты МКФ являются перспективным материалом для отверждения ядерных отходов и ранее прошли валидацию в лаборатории ГЕОХИ РАН.

 

В этом исследовании ученые предложили ввести наноалмазы в композиты MKF для улучшения их характеристик. Наноалмазы, благодаря своей большой площади поверхности, -устойчивости и устойчивости к высоким-температурам-, являются отличными адсорбентами радиоактивных нуклидов. Исследовательская группа сначала использовала наноалмазы для предварительной -адсорбции актинидов (таких как плутоний-239 и уран-238) и редкоземельных элементов (например, европий) из искусственных радиоактивных отходов, а затем иммобилизовала их в матрице MKF.

 

Светлана Фимина, старший научный сотрудник, кандидат химических наук Радиохимической лаборатории ГЕОКИ РАН, прокомментировала: «В этом исследовании, финансируемом Российским научным фондом (проект №. 24-13-00430), наноалмазы используются для пре-адсорбции актинидов и продуктов деления перед их отверждением в композиционные материалы МКФ. Это новый многообещающий метод повышения безопасности геологического захоронения ядерных отходов. Результаты демонстрируют всестороннее положительное влияние взрывчатых веществ. наноалмазов на физико-химические свойства композиционных материалов МКФ». Этот композиционный материал существенно повышает устойчивость к выщелачиванию радионуклидов, снижая скорости выщелачивания плутония-239, урана-238 и европия в 3–8 раз по сравнению с исходным материалом МКФ. Это улучшение в первую очередь связано с предварительной адсорбцией радионуклидов наноалмазами и их стабилизирующим удержанием внутри материала.

 

Понятно, что безопасная утилизация отходов, содержащих долгоживущие-радионуклиды, является одной из ключевых задач использования ядерной энергии. Материалы из фосфата магния-калия-благодаря их превосходным свойствам затвердевания часто изучаются для затвердевания и восстановления ресурсов ядерных отходов, особенно для инкапсулирования радиоактивных элементов в стабильную матрицу из фосфата магния-калия для уменьшения их миграции и загрязнения. Например, магний-фосфатно-калийный цемент можно использовать для отверждения жидких или остатков ядерных отходов, достигая уменьшения объема и стабилизации отходов. Однако сам процесс включает в себя сложные химические реакции и радиоактивную обработку, требующие эффективных технологий обращения с отходами.