Ученые Дальневосточного федерального университета создали принципиально новый способ безопасного захоронения одного из самых опасных продуктов деления ядерного топлива — радиоактивного изотопа стронция-90. Этот элемент чрезвычайно опасен для здоровья, поскольку легко проникает в костную ткань живых существ и накапливается там. Период его полураспада составляет около 30 лет, что делает его долгосрочной угрозой для окружающей среды и человека, сообщает ТАСС.
До сих пор для нейтрализации подобных веществ применяли цементирование или переработку в стекло. Однако эти методы существенно увеличивали физический объем отходов и не давали абсолютной гарантии надежного хранения на протяжении тысячелетий. Исследователи предложили принципиально иное решение: смешать обычную белую глину — каолин — с имитатором радиоактивных отходов и обработать эту смесь мощными импульсами электрического тока под высоким давлением. «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», — пояснил научный сотрудник лаборатории ядерных технологий ДВФУ Олег Шичалин.
В результате этой реакции опасный стронций не просто смешивается с глиной, а встраивается прямо в кристаллическую решетку 2 новых природных минералов — стронциевого полевого шпата и стронциевого геленита. Высокая скорость нагрева и давление надежно запечатывают опасные элементы внутри материала, полностью исключая их испарение. Микроскопический анализ показал, что вещество получается с очень равномерной однородной структурой, а научные тесты подтвердили образование устойчивых минеральных соединений, способных удерживать радиоактивные частицы в буквальном смысле на геологические сроки.
Новый материал также успешно выдержал испытания на устойчивость к воздействию воды. За 30 дней опытов из созданной керамики вымылось лишь 0,62% от общего количества стронция, что значительно лучше результатов аналогичных разработок. «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», — отметил исследователь.
Тем не менее ученые признают, что работа еще не завершена. Полученные показатели водостойкости пока немного не дотягивают до самых строгих международных норм. В ближайшее время исследователи планируют доработать состав смеси и точные параметры технологического процесса. В качестве исходного сырья использовалась глина из месторождения в Карело-Кольском регионе. В совместном проекте также участвовали специалисты Сахалинского государственного университета, Кольского научного центра РАН и Института общей и неорганической химии Национальной академии наук Беларуси.
