Исследование может помочь улучшить хранилища ядерных отходов

Исследователи из Sandia National Laboratories изучают, как быстро радиоактивный изотоп йод-129, образующийся в отработавшем ядерном топливе, будет перемещаться через глубокое геологическое хранилище на основе глины. Понимание этого процесса критически важно, поскольку глинистые породы с низкой проницаемостью и высокой способностью удерживать радионуклиды рассматриваются во всем мире для захоронения ядерных отходов.

Йод-129 с периодом полураспада 15,7 млн лет является важным продуктом деления и вносит значительный вклад в прогнозируемую общую дозу облучения от подземного хранилища. Даже небольшое улучшение способности глины удерживать йод-129 может повлиять на эти прогнозы. Команда под руководством Ифэна Вана пришла к выводу, что слабое взаимодействие между глиной и йодидом (преобладающей химической формой йода в хранилищах), часто игнорируемое как экспериментальный шум, реально существуют.

Исследователи изучили несколько типов глин, а не только часто используемый бентонит. Эксперименты показали, что другие глины, например, каолинит, обладают более высокой способностью удерживать радионуклиды. Ключевым открытием стал механизм взаимодействия на наноуровне: отрицательно заряженный йодид образует нейтральную ионную пару с положительно заряженным натрием благодаря особым свойствам воды в нанопорах глины. Это позволяет йодиду проникать в отрицательно заряженные межслойные пространства глины, что противоречит классическим представлениям. Как отметил Ван, это означает, что лабораторные измерения на раздробленных образцах могут недооценивать удерживающую способность реального уплотненного глиняного барьера.