Инновации в отрасли

Разработана технология для захоронения радиоактивного цезия с помощью золы

ТАСС  Научный коллектив из двух сибирских и одной дальневосточной организаций научился превращать золу от тепловых электростанций в надежную ловушку для цезия-137, составляющего немалую часть радиоактивных отходов. Об этом сообщили в пресс-службе Минобрнауки РФ.

"Исследователи разработали технологию, которая одновременно решает две глобальные проблемы: утилизацию опасных радиоактивных отходов и переработку миллионов тонн золы, остающейся после сжигания угля на ТЭС. Ученые нашли способ надежно "запечатывать" радиоактивный цезий-137 в прочную минералоподобную керамику, пригодную для безопасного захоронения в магматических породах", - отметили в пресс-службе.

Изотопы цезия обладают высокой радиоактивностью и длительным периодом полураспада, что требует их надежной изоляции от биосферы на тысячелетия. Международная стратегия предполагает захоронение таких отходов в глубинных геологических формациях, но ключевым вопросом остается создание прочной и химически стойкой матрицы, которая предотвратит утечку радионуклидов.

Ученые Дальнего Востока и Сибири предложили экономичное решение. В качестве исходного сырья они использовали микросферы летучей золы - мельчайшие частицы диаметром менее 10 микрон, которые в огромных количествах накапливаются на угольных электростанциях и часто рассматриваются как загрязнители воздуха. Эти алюмосиликатные микрошарики по своему составу идеально подходят для создания минералов, способных удерживать цезий в своей кристаллической решетке.

Зола - не только отход

"Наша идея заключалась в том, чтобы использовать золу не как отход, а как готовый прекурсор. Мы пропитали микросферы раствором, имитирующим жидкие радиоактивные отходы с цезием, и подвергли их высокотемпературной обработке. В результате химической реакции цезий не просто смешался с золой, а встроился в структуру вновь образованных минералов - поллуцита и Cs-кальсилита, которые являются природными ловушками для этого элемента", - рассказал научный сотрудник лаборатории ядерных технологий Дальневосточного федерального университета (ДВФУ) Олег Шичалин.

Для получения финальной керамики ученые применили передовой метод искрового плазменного спекания. Эта технология позволяет спрессовывать порошок в плотный монолит при сравнительно низких температурах, что важно для предотвращения улетучивания радиоактивного цезия. В результате получается керамика с плотностью до 2,9 грамма на кубический сантиметр, обладающая исключительной механической прочностью и, главное, гидролитической стабильностью.

По мысли ученых, они создали материал, который геохимически совместим с породами земной коры. Он состоит из тех же минералов, что и граниты или базальты. Это означает, что, будучи помещенным в глубокое геологическое хранилище, он будет находиться в равновесии с окружающей средой и не станет источником загрязнения на протяжении геологических эпох.

В работе участвовали сотрудники ДВФУ, Сибирского федерального университета (СФУ) и Института химии и химической технологии Сибирского отделения Российской академии наук (ИХХТ СО РАН). Результаты опубликованы в Journal of Environmental Management. Исследователи планируют продолжить работу, изучая возможность использования этого подхода для иммобилизации других долгоживущих радионуклидов.