Ερευνητές δεσμεύουν το 99% του ραδιενεργού τεχνητίου-99 μετατρέποντας πυρηνικά απόβλητα σε σταθερά στερεά (Interesting Engineering)

Δύο καινοτόμες τεχνικές για την αντιμετώπιση της ραδιενεργού ρύπανσης από την πυρηνική βιομηχανία ανέπτυξαν ερευνητές στο Πανεπιστήμιο του Μάντσεστερ, καταφέρνοντας να δεσμεύσουν έως και το 99% του τεχνητίου-99, ενός μακρόβιου ραδιενεργού παραπροϊόντος της παραγωγής και επανεπεξεργασίας πυρηνικών καυσίμων. Σύμφωνα με δημοσίευμα του Interesting Engineering, οι δύο μέθοδοι αξιοποιούν ειδικά σχεδιασμένα ορυκτά και ένα φυσικό συστατικό των ανθρώπινων οστών, με στόχο τόσο τη μετατροπή των υγρών πυρηνικών αποβλήτων σε σταθερά στερεά όσο και τον περιορισμό της εξάπλωσης της ραδιενέργειας στα υπόγεια ύδατα.

Δέσμευση του τεχνητίου-99 μέσα σε σταθερή ορυκτή δομή

Στην πρώτη μελέτη, οι επιστήμονες χρησιμοποίησαν ένα ειδικά σχεδιασμένο ορυκτό, γνωστό ως υδροξείδιο διπλής στιβάδας (Layered Double Hydroxide – LDH). Διαπίστωσαν ότι το τεχνητίο-99 μπορεί να ενσωματωθεί απευθείας στην κρυσταλλική δομή του ορυκτού κατά τη διαδικασία σχηματισμού του.

Η συγκεκριμένη προσέγγιση παρουσιάζει ιδιαίτερο ενδιαφέρον, καθώς δεν περιορίζεται στην απλή απομάκρυνση του ραδιενεργού στοιχείου από τα υγρά απόβλητα, αλλά επιδιώκει την οριστική ακινητοποίησή του μέσα σε ένα σταθερό ανόργανο υλικό.

Σύμφωνα με τον καθηγητή Περιβαλλοντικής Ορυκτολογίας του Πανεπιστημίου του Μάντσεστερ, Samuel Shaw, η ενσωμάτωση του τεχνητίου στη δομή του ορυκτού μπορεί να προσφέρει σημαντικά μεγαλύτερη μακροχρόνια σταθερότητα.

Η τεχνολογία θα μπορούσε να αξιοποιηθεί στην επεξεργασία υγρών αποβλήτων από πυρηνικούς σταθμούς, αλλά και κατά τη διαδικασία παροπλισμού πυρηνικών εγκαταστάσεων, όταν απαιτείται η ασφαλής προετοιμασία των αποβλήτων για μακροχρόνια αποθήκευση και διάθεση.

Μάλιστα, οι ερευνητές συνεργάζονται με την εγκατάσταση Sellafield στο Ηνωμένο Βασίλειο, μέσω του προγράμματος Game Changers, προκειμένου να εξετάσουν την πρακτική εφαρμογή της μεθόδου.

Ορυκτό των ανθρώπινων οστών για την προστασία των υπόγειων υδάτων

Η δεύτερη μέθοδος επικεντρώνεται στον περιορισμό της μετακίνησης του τεχνητίου-99 στο υπέδαφος και στα υπόγεια ύδατα. Για τον σκοπό αυτό, η ερευνητική ομάδα συνεργάστηκε με το Pacific Northwest National Laboratory και το Christie NHS Foundation Trust.

Οι επιστήμονες αξιοποίησαν το υδροξυαπατίτη, ένα ορυκτό φωσφορικού ασβεστίου που αποτελεί βασικό συστατικό των ανθρώπινων οστών, σε συνδυασμό με μια χημική ένωση που ονομάζεται μεθυλενοδιφωσφονικό οξύ (MDP).

Η συγκεκριμένη ένωση χρησιμοποιείται στην πυρηνική ιατρική για τη σύνδεση του βραχύβιου ραδιενεργού ισοτόπου τεχνητίου-99m με τον υδροξυαπατίτη.

Στο πλαίσιο των πειραμάτων, οι ερευνητές μετέτρεψαν χημικά το τεχνητίο-99 και το συνδύασαν με το MDP, δημιουργώντας ένα διαλυτό σύμπλοκο. Στη συνέχεια, πρόσθεσαν υδροξυαπατίτη, ο οποίος κατάφερε να δεσμεύσει το 99% του συγκεκριμένου συμπλόκου από το διάλυμα.

Περαιτέρω δοκιμές έδειξαν ότι η φωσφορική αυτή προσέγγιση ενδέχεται να λειτουργήσει και σε συνθήκες ροής υπόγειων υδάτων. Οι ερευνητές εξετάζουν, μάλιστα, τον συνδυασμό της με τεχνικές αποκατάστασης που προκαλούν τον σχηματισμό φωσφορικών ορυκτών σε μολυσμένες περιοχές.

Η εφαρμογή μιας τέτοιας τεχνολογίας θα μπορούσε να συμβάλει στην ακινητοποίηση των ραδιενεργών στοιχείων στο υπέδαφος, περιορίζοντας τη μεταφορά τους μέσω του νερού και του εδάφους.

Όπως υπογράμμισε ο Callum Robinson, ερευνητής ραδιονουκλεϊδίων στο Πανεπιστήμιο του Μάντσεστερ, οι μελέτες αυτές προσθέτουν νέα εργαλεία στην προσπάθεια ασφαλούς αποκατάστασης παλαιών πυρηνικών εγκαταστάσεων.

Αξίζει να σημειωθεί ότι τα ποσοστά δέσμευσης 99% επιτεύχθηκαν σε εργαστηριακές δοκιμές σε διαλύματα. Το επόμενο κρίσιμο βήμα είναι να αξιολογηθεί η αποτελεσματικότητα και η μακροχρόνια σταθερότητα των δύο τεχνικών σε πραγματικές συνθήκες πυρηνικών εγκαταστάσεων και μολυσμένων υπόγειων υδάτων.

www.worldenergynews.gr