18 марта 2014

Новый ионообменный материал повысит эффективность дезактивации РАО

Atomic-Energy.ru
Хищное растение «Венерина мухоловка»

Сотрудник Аргонской национальной лаборатории Минэнерго США Меркури Канадзидис в сотрудничестве со специалистами Северо-западного университета представил новый ионнобменный материал, позволяющий улавливать ионы цезия. По его прогнозам, данный материал позволит значительно ускорить процесс переработки РАО и ремедиации загрязненных территорий.

В РАО содержатся ионы щелочных металлов, в их числе как нерадиоактивные и нетоксичные ионы натрия, так и изотопы цезия, среди которых особую опасность представляет цезий-137 с периодом полураспада порядка 30 лет, являющийся одним из наиболее распространенных продуктов деления урана. Сегодня именно цезий-137 является одним из основных загрязнителей окружающей среды.

Эффективному извлечению цезия-137 ранее мешало то обстоятельство, что цезий и натрий являются химически родственными элементами и что, соответственно, их разделение было проблематично. Новая технология позволяет решить эту задачу.

Новый материал имеет структуру, включающую в себя сульфиды металлов с отрицательным зарядом, которые притягивают положительно заряженные ионы металлов. При этом, что интересно, безопасные ионы натрия свободно проходят через этот материал, в то время как радиоактивные ионы цезия застревают в нём.

 

 

Разработчики объяснили причину этого явления. Причина, по их словам, заключается в том, что ионы натрия в водном растворе образуют связи с молекулами воды, которые «экранируют» их электрический заряд и ослабляют действие электрически заряженных частиц ионообменного материала, в то время как ионы цезия слабже связаны с молекулами воды в растворе, и поэтому легко улавливаются несколькими атомами серы в узлах решётки ионнобменного материала.

Сам Канадзидис сравнил свойства данного материала с хищным растением «венерина мухоловка».

«Вы можете бросить камень прямо в центр этого цветка и никакой ответной реакции со стороны растения не будет, но как только на него сядет муха, то цветок сомкнётся. Здесь то же самое, только вместо мух наш материал улавливает радиоактивные отходы», - сказал учёный.

Он также добавил, что ещё одним преимуществом открытого ими материала является способность работать в широком диапазоне показателей pH (уровень кислотности среды), что позволяет его применение в большом количестве различных ситуаций.