25 января 2021

Открыта новая химически стабильная форма плутония

Википедия Оксиды плутония различной валентности Википедия

Учёные неожиданно для себя обнаружили новую химически стабильную форму пятивалентного плутония. До этого пятивалентный плутоний наблюдался лишь в крайне неустойчивых химических соединениях. И когда химики получили результаты, то никто в прямом смысле не поверил своим глазам.

Достижение описано в научной статье, опубликованной в журнале Angewandte Chemie. Новое неожиданное открытие может сделать хранение ядерных отходов более безопасным.

Многие страны сегодня разрабатывают меры по улучшению безопасности хранения радиоактивных отходов (никто не хочет, чтобы радионуклиды попали в окружающую среду). Как показали предыдущие исследования, соединения плутония в виде коллоидных растворов могут легко распространяться грунтовыми водами на многие километры. Они возникают при взаимодействии радиоактивного вещества с глинами, оксидами железа или природной органикой.

Учёные экспериментируют с плутонием в условиях, приближённых к природным, чтобы понять, что можно противопоставить этой угрозе.

Авторы новой работы планировали создать наночастицы диоксида плутония (PuO2). В качестве исходного реагента использовался водный раствор шестивалентного плутония (Pu (VI)).

"Каждый раз, когда мы создаём наночастицы из других веществ-предшественников, [таких как] Pu (III), (IV) или (V), реакция идёт очень быстро, но здесь мы наблюдали странное явление на полпути",

– рассказываетпервый автор статьи Кристина Квашнина (Kristina Kvashnina), сотрудник Центра Гельмгольца Дрезден-Россендорф в Германии (HZDR ). Она и её коллеги изучали продукты реакции при помощи различных методов и ускорительного комплекса ESRF в Гренобле, Франция.

В реакции образовался неизвестный промежуточный продукт: стабильное твёрдое вещество. Учёные проанализировали его структуру с помощью спектроскопии рентгеновского поглощения высокого разрешения в режиме флуоресцентного детектирования (HERFD-XAS).

Все данные указывали на то, что таинственное вещество содержит пятивалентный плутоний. Однако существование такого стабильного соединения было настолько неожиданным, что проводившие синтез химики из МГУ заподозрили, что имеют дело с ошибкой эксперимента.

"Химики были в полном недоумении, но результаты были абсолютно ясными", – рассказывает Квашнина.