Адсорбция урана в осадках зависит от размера зерен

Ученые из Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории, используя экспериментальные и модельные ресурсы EMSL, определили равновесные и кинетические свойства адсорбции урана(VI) на подземных зернах, размер которых варьировался от мельчайших частиц глины до более крупных обломков гравия. Они обнаружили, что кинетика, или скорость адсорбции на зернах, зависит от их размера. В частности, более крупные зерна адсорбировали меньше урана и делали это с меньшей скоростью, чем мелкие зерна. Определив равновесные и кинетические свойства для каждого размера, команда создала серию математических формул, позволивших рассчитать адсорбцию урана в неоднородной подземной пробе с площадки Хэнфорд — комплекса по производству плутония на юго-востоке штата Вашингтон.

Уран и другие загрязнители присутствуют на обширных участках недр площадки Хэнфорд. Точный расчет количества урана требует от ученых определения адсорбционного поведения подземных зерен в лаборатории с последующим переносом этих знаний на полевые условия. Этот процесс ранее был затруднен из-за неоднородности распределения зерен по размерам в поле.

Ученые начали с серии экспериментов в растворах для определения адсорбционных характеристик зерен разного размера, используя приборы для измерения площади поверхности и микропористости, а также проточные ячейки с перемешиванием. На основе лабораторных результатов были проведены компьютерные симуляции для количественной оценки кинетики и равновесной термодинамики. Затем команда разработала формулы для суммирования процессов адсорбции с целью прогнозирования содержания урана в крупной пробе.

Метод был успешно протестирован на пробе загрязненного осадка с площадки Хэнфорд, показав хорошее соответствие с измерениями. Команда продолжает изучение этого подхода и планирует определить его применимость к осадкам, насыщенным грунтовыми водами.