Зеленый шлам может защитить грунтовые воды от радиоактивного загрязнения

Радиоактивные отходы, хранящиеся на могильниках, требуют миллионов лет для стабилизации. Элемент нептуний, побочный продукт урановых реакторов, может представлять особо серьезную опасность для здоровья, если просочится в грунтовые воды — даже через 5 миллионов лет после захоронения. Исследователи из Копенгагенского университета показали, что эти опасные отходы можно захватить и удержать. Средством для этого служит особая зеленая слизь, которая образуется естественным образом в бедной кислородом воде.

Геохимик Бо К. Кристиансен, специализирующийся на «зеленой ржавчине», в статье в журнале Geochimica et Cosmochimica Acta описал, как этот материал способен инкапсулировать и удерживать нептуний. Это открытие может существенно повлиять на методы и места захоронения радиоактивных отходов. «Наше исследование показывает, что даже самая безопасная инкапсуляция радиоактивных отходов может стать еще безопаснее, если контейнеры будут захоронены там, где образуется зеленая ржавчина», — объясняет Кристиансен.

Зеленая ржавчина — это разновидность глины (анионная глина), состоящая из не полностью окислившегося железа, что создает дефицит электронов и высокую реакционную способность. Раньше ее считали проблемой, но теперь ученые исследуют ее полезные свойства. «Нептуний — относительно экзотическая проблема. Но зеленая ржавчина, по-видимому, эффективна против почти любого вида загрязнения», — отмечает ученый. Ранее его группа показала, что она может преобразовывать канцерогенный хром (6) в безвредный хром (3).

В больших количествах зеленая ржавчина в природе не накапливается из-за высокой реакционной способности, но ее легко создать искусственно (из сульфата железа и едкого натра в воде). Однако при доступе кислорода она быстро превращается в обычную красную ржавчину.

Эксперименты, демонстрирующие способность зеленой ржавчины иммобилизовать нептуний, проводились на полномасштабном пилотном объекте шведской компании по обращению с ядерным топливом и отходами SKB в Оскарсхамне и в Технологическом институте Карлсруэ в Германии.

Обычно радиоактивные отходы помещают в медные контейнеры с железной облицовкой. Это надежно, пока они окружены водой. Однако в случае будущего ледникового периода уровень воды может понизиться. Если медь высохнет, она начнет разрушаться, а затем быстро заржавеет и железо, открыв отходам путь в грунтовые воды. Создание вокруг контейнеров среды, где будет формироваться зеленая ржавчина, может стать дополнительным барьером безопасности.

«Зеленая ржавчина — не быстрое решение для ликвидации внезапного загрязнения. Но наши эксперименты показали удивительный результат: природа может помочь очистить себя. Даже когда загрязнение связано с таким серьезным веществом, как нептуний», — говорит Бо Кристиансен. Ожидается, что эти результаты будут учтены при проектировании и моделировании будущих хранилищ радиоактивных отходов.