Сотрудники лаборатории радиохимии Института геохимии и аналитической химии имени Вернадского (ГЕОХИ РАН) совместно с учеными МГУ имени Ломоносова изучили, как коррозия стальных контейнеров в глубинных хранилищах радиоактивных отходов влияет на поведение актинидов — тяжелых радионуклидов, таких как нептуний, плутоний и америций. Работа выполнена на примере участка «Енисейский» Нижнеканского массива в Красноярском крае.
«Глубинные хранилища» — это специализированные геологические структуры, предназначенные для долговременной изоляции опасных отходов на тысячи лет. Со временем даже контейнеры из нержавеющей стали неизбежно подвергаются коррозии. Вопрос в том, как продукты этой коррозии через несколько сотен лет повлияют на перенос и удержание актинидов в окружающей среде.
Ученые моделировали условия подземного хранилища, используя раствор-имитатор подземной воды и контакт с трещиноватыми гнейсовыми породами. В этих условиях железо из корродирующих контейнеров постепенно переходило в раствор и затем выпадало в виде тонкодисперсных оксидов и гидроксидов. Такие вторичные фазы обладают развитой поверхностью и многочисленными активными центрами. Именно на этих фазах актиниды концентрируются значительно больше, чем на «первичных» минералах породы, окружающей негерметичный контейнер.
По данным цифровой радиографии, зоны накопления актинидов совпадают с местами образования тонких пленок продуктов коррозии вблизи трещин. Важный вывод исследования — именно коррозионные продукты служат дополнительным геохимическим барьером, способствующим удержанию долгоживущих радионуклидов и снижению их мобильности.
Результаты исследования опубликованы в научном журнале «Геохимия» — одном из ведущих российских геологических журналов, освещающих проблемы геохимии, прикладной геохимии и экологии. Этот журнал существует с 1956 г., издается на русском и английском языках, его англоязычная версия известна как Geochemistry International.
Важность открытия
Понимание процессов сорбции актинидов важно не только для оценки безопасности глубокого захоронения радиоактивных отходов, но и для совершенствования геохимических моделей, которые учитывают взаимодействие радионуклидов с коррозионными продуктами и минералами пород. Такие знания помогают прогнозировать поведение радионуклидов в течение длительного времени — это критически важный фактор для экологии и радиационной безопасности в настоящем и будущем.
Так или иначе, человечество получает серьезную временную фору, позволяющую на основе технологий будущего не торопясь найти способы окончательной утилизации оставшихся от предков радионуклидов.
Недавно стало известно о том, что утилизации радиоактивных отходов помогут российские наноалмазы.