Специалисты Дальневосточного федерального университета разработали способ превращения опасного радиоактивного изотопа стронция-90 в стабильную минералоподобную керамику.
Как сообщили ТАСС в Минобрнауки РФ, разработка позволит сделать захоронение долгоживущих отходов ядерной энергетики более безопасным и надёжным.
Стронций-90 — один из самых опасных продуктов деления урана с периодом полураспада около 30 лет. Он обладает высокой радиотоксичностью и подвижностью, способен накапливаться в костной ткани живых организмов. Традиционно для его захоронения используют цементирование или остекловывание, но эти методы увеличивают объём отходов и не дают абсолютной гарантии долговременной стабильности.
Учёные предложили использовать в качестве исходного материала каолин (белую глину), смешанный с имитатором радиоактивных отходов — карбонатом стронция. Смесь подвергли обработке методом реакционного искрового плазменного спекания. Это передовая технология, при которой порошок нагревается импульсами электрического тока под высоким давлением, что позволяет провести процесс очень быстро — всего за пять минут при температуре 1000 градусов.
Научный сотрудник лаборатории ядерных технологий ДВФУ Олег Шичалин пояснил, что в случае с каолином и стронцием наблюдался уникальный одностадийный процесс. В результате химической реакции стронций не просто механически смешивается с глиной, а встраивается в кристаллическую решётку двух новых минералов — стронциевого полевого шпата и Sr-геленита. Высокая скорость нагрева и приложенное давление герметизируют образец, предотвращая улетучивание радиоактивных элементов. Электронная микроскопия показала, что получается материал с однородной структурой и равномерным распределением стронция.
Материал успешно прошёл тесты на гидролитическую стойкость — скорость выщелачивания ионов стронция из керамики в воду. За 30 дней из материала выщелочилось лишь 0,62 процента от общего объёма стронция, что на порядок выше показателей, достигаемых при синтезе аналогичных материалов из чистых оксидов. По словам Шичалина, полученная керамика по составу и структуре максимально приближена к природным минералам, которые миллионы лет сохраняют стабильность в земной коре. Это значит, что помещённое в глубокое геологическое хранилище вещество не будет источником загрязнения.
