Un institut de recerca rus ha desenvolupat un mètode per encapsular residus nuclears mitjançant nanodiamants.

Científics de l'Institut de Geoquímica i Química Analítica de l'Acadèmia Russa de Ciències (GEOHI RAN) han anunciat recentment que han proposat per primera vegada l'ús de nanodiamants sintetitzats mitjançant un mètode explosiu per millorar el rendiment de compostos de fosfat de minerals{0}}com el magnesi-potassi{- preparats a temperatura ambient i per a la fixació de radioactius. En afegir nanodiamants als compostos MKF, els investigadors van reduir amb èxit la porositat del material alhora que van millorar la seva resistència mecànica, conductivitat tèrmica i resistència a la lixiviació de radionúclids. Els resultats de la investigació rellevants s'han publicat a la revista internacional *Journal of Composites Science*.

 

Els residus nuclears s'han de convertir en una matriu sòlida químicament i radioactivament estable abans de l'eliminació final per evitar fuites de radionúclids al medi ambient. Els compostos MKF són un material prometedor per a la solidificació de residus nuclears i prèviament s'han validat al laboratori GEOHI RAN.

 

En aquest estudi, els científics van proposar la introducció de nanodiamants als compostos MKF per millorar-ne el rendiment. Els nanodiamants, amb la seva gran superfície i propietats-resistents a la radiació i a les altes-temperatura-resistents, són excel·lents adsorbents per a nuclids radioactius. L'equip d'investigació va utilitzar primer nanodiamants per pre-adsorbir actínids (com ara plutoni-239 i urani-238) i elements de terres rares (per exemple, europi) a partir de residus radioactius simulats, i després els va immobilitzar en una matriu MKF.

 

Svetlana Fimina, investigadora sènior i doctora en química al Laboratori de Radioquímica GEOKI RAN, va comentar: "Aquesta investigació, finançada per la Fundació Científica Russa (Projecte núm.. 24-13-00430), utilitza nanodiamants per pre-adsorbir actínids i productes de fissió abans de solidificar-los en materials compostos MKF per millorar la seguretat nuclear del nou mètode prometedor. Els resultats demostren l'impacte positiu global dels nanodiamants explosius en les propietats fisicoquímiques dels materials compostos MKF". Aquest material compost millora significativament la resistència a la lixiviació dels radionúclids, reduint les taxes de lixiviació de plutoni-239, urani-238 i europi de 3 a 8 vegades en comparació amb el material MKF original. Aquesta millora s'atribueix principalment a la preadsorció de radionúclids per part dels nanodiamants i la seva retenció estabilitzadora dins del material.

 

S'entén que l'eliminació segura dels residus que contenen radionúclids de llarga{0}}vida és un dels reptes clau en la utilització de l'energia nuclear. Els materials de magnesi-potassi-fosfat, a causa de les seves excel·lents propietats de solidificació, s'estudien amb freqüència per a la solidificació i la recuperació de recursos de residus nuclears, especialment per encapsular elements radioactius dins d'una matriu estable de magnesi-fosfat de potassi per reduir la seva migració i contaminació. Per exemple, el ciment de fosfat de magnesi-potassi es pot utilitzar per solidificar líquids o residus de residus nuclears, aconseguint una reducció i estabilització del volum de residus. Tanmateix, el procés en si implica reaccions químiques complexes i tractament radioactiu, que requereixen tecnologies eficients de gestió de residus.