Когда отработанное ядерное топливо отправляют на место постоянного хранения, оно должно быть защищено тремя различными барьерами. Даже если все эти три барьера будут разрушены, радиоактивное вещество не проникнет в грунтовые воды, согласно новой докторской диссертации из Университета Технологии Чалмерса в Швеции.
В середине лета будет сделано заявление о месте хранения шведского отработанного ядерного топлива. Прежде, чем будет принято решение, будут проведены дебаты, насколько безопасен метод хранения ядерных отходов, в первую очередь - в варианте трех барьеров, которые намерены удерживать радиоактивный материал от проникновения в окружающие грунтовые воды.
Согласно новой докторской диссертации, уран не будет растворен водой, даже если радиоактивные отходы проникнут сквозь все три барьера.
«Это результат того, что мы называем водородным эффектом», - говорит Патрик Форс, который защищает свою диссертацию по ядерной химии в Чалмерсе в пятницу. «Водородный эффект открыт в 2000 году. Это фактор, который не был учтен в те времена, когда планы перманентного хранения только начали разрабатываться, и сейчас я показал, что он даже может оказаться даже более мощным, чем считалось прежде».
Влияние водородного эффекта может быть предсказано исходя из присутствия в ядерных отходах большого количества железа. В шведском методе постоянного хранения отработанного топлива первый барьер представляет собой медную капсулу, которая также содержит железо и благодаря этому становится еще менее проницаемой. Второй барьер – изолирующий слой из бетонитовой керамики, а третий – 500 метров гранитной породы. Некоторые другие страны предпочли сделать первый барьер – капсулу - полностью из железа.
Известно, что микроорганизмы и трещины в породе поглощают весь свободный кислород, содержащийся в грунтовых водах. Если все эти три барьера будут разрушены, железо в капсуле, следовательно, подвергнется анаэробной коррозии, сопровождающейся выделением большого количества водорода. Таким образом, в хранилище на глубине 500 метров будет создано давление водорода, достигающее по крайней мере 5 мегапаскалей.
Патрик Форс сейчас создал эти условия в лаборатории и проверил три различных типа отработанного ядерного горючего. Все эксперименты показали, что водород защищает топливо от растворения в воде, даже несмотря на то, что ядерное топливо создает коррозивное окружение в воде в результате своего радиоактивного излучения. Причина защитного эффекта в том, что водород предотвращает возникновение растворимых соединений урана с кислородом.
Таким образом, в результате экспериментов, длящихся несколько лет, соединений урана, обнаруженные в воде в растворенном виде в воде, было меньше, чем в шведских грунтовых водах.
«Водородный эффект может настолько снизить возможность формирования растворимых соединений урана в воде настолько, что присутствие топлива больше не будет рассматриваться как угроза окружающей среде», - сказал Патрик Форс. При том, что количество железа в капсулах настолько велико, ядерные отходы, возможно, удастся защитить на десятки тысяч лет.