Научный коллектив из двух сибирских и одной дальневосточной организации разработал технологию превращения золы от тепловых электростанций в надёжную ловушку для цезия-137, который составляет значительную часть радиоактивных отходов.
Как сообщили в пресс-службе Минобрнауки РФ, разработка одновременно решает две глобальные проблемы: утилизацию опасных радиоактивных отходов и переработку миллионов тонн золы, остающейся после сжигания угля.
Изотопы цезия обладают высокой радиоактивностью и длительным периодом полураспада, что требует их надёжной изоляции от биосферы на тысячелетия. Международная стратегия предполагает захоронение таких отходов в глубинных геологических формациях, но ключевой вопрос — создание прочной и химически стойкой матрицы, которая предотвратит утечку радионуклидов, сообщает ТАСС.
Учёные Дальнего Востока и Сибири предложили экономичное решение. В качестве исходного сырья они использовали микросферы летучей золы — мельчайшие частицы диаметром менее 10 микрон, которые в огромных количествах накапливаются на угольных электростанциях. Эти алюмосиликатные микрошарики по своему составу идеально подходят для создания минералов, способных удерживать цезий в своей кристаллической решётке.
Научный сотрудник лаборатории ядерных технологий Дальневосточного федерального университета Олег Шичалин пояснил, что идея заключалась в использовании золы не как отхода, а как готового прекурсора. Микросферы пропитали раствором, имитирующим жидкие радиоактивные отходы с цезием, и подвергли высокотемпературной обработке. В результате химической реакции цезий встроился в структуру вновь образованных минералов — поллуцита и Cs-кальсилита, которые являются природными ловушками для этого элемента.
Для получения финальной керамики учёные применили метод искрового плазменного спекания. Эта технология позволяет спрессовывать порошок в плотный монолит при сравнительно низких температурах, что важно для предотвращения улетучивания радиоактивного цезия. В результате получается керамика с плотностью до 2,9 грамма на кубический сантиметр, обладающая высокой механической прочностью и гидролитической стабильностью.
Созданный материал геохимически совместим с породами земной коры, так как состоит из тех же минералов, что и граниты или базальты. Это означает, что в глубоком геологическом хранилище он будет находиться в равновесии с окружающей средой и не станет источником загрязнения на протяжении геологических эпох.
