Ряд стран, планируют осуществлять долгосрочное хранение ядерных отходов. В то время как многие из этих стран планируют изолировать отходы от воды, это не то, что можно гарантировать в течение чрезвычайно долгих периодов жизни отходов. Если вода достигает радиоактивных изотопов, есть вероятность, что эти изотопы могут загрязнить подземные воды в этом районе и распространиться далеко за пределы участка хранилища.
Чтобы предотвратить это, должно быть несколько уровней защиты. Сами отходы будут инкорпорированы в химически инертное, нерастворимое стекло. А само стекло будет помещено в колбу из нержавеющей стали, которая будет удерживать его от смешивания с окружающей средой.
Но, большая команда исследователей обнаружила, что в сочетании эти материалы не так надежны, как нам бы хотелось. Проблемы возникают только в том случае, если вода каким-то образом попадает в контейнер, но если это происходит, интерфейс между стеклом и нержавеющей сталью фактически ускоряет химические реакции.
«Работа сосредоточена на том, что может произойти, если длительное воздействие воды на колбу из нержавеющей стали вызывает достаточный распад, чтобы позволить воде достичь внутреннего пространства. Хотя некоторые хранилища предназначены для хранения сухих контейнеров, неясно, насколько успешным это будет, поскольку у нас действительно нет понимания того, как изменения в таких вещах, как осадки, могут влиять на потоки грунтовых вод на разных временных масштабах, которые должны быть защищены от отходов», сообщает команда исследователей.
А что может произойти на самом деле?
Чтобы выяснить это, исследователи использовали стандартный (нерадиоактивный) стеклянный материал и нержавеющую сталь. Они были прижаты друг к другу, и был добавлен раствор хлорида натрия. Смесь выдерживали при 90°С в течение 30 дней.
Через 30 дней, часть стекла была полностью истощена металлами, которые он обычно содержит, не оставив ничего, кроме кремния. Это типичный результат кислотного выщелачивания на стекле. Вместо этого в этом районе было накоплено значительное количество железа, что указывает на то, что нержавеющая сталь также деградирует. На самом деле, исследователи предполагают, что растворение хрома из нержавеющей стали повышает общую реактивность окружающей среды.
Сама поверхность из нержавеющей стали была покрыта пленкой, которая в основном состояла из железа и кремния, но также содержала алюминий, натрий и другие металлы. Это означает, что по крайней мере часть растворенного материала была повторно отложена, вблизи того места, где они растворились. В определенной степени пленка должна уменьшить коррозию нержавеющей стали с течением времени, но для обнаружения этого может потребоваться более длительный эксперимент.
Все это, очевидно, не является хорошей новостью. Как заявляют авторы, » Это может привести к усиленному высвобождению радионуклидов из этой формы керамических отходов, что очевидно, не совсем то, что вы хотели бы от долгосрочного хранения ядерных отходов».