Обращение с радиоактивными отходами — одна из главных проблем ядерной энергетики. Особенно опасен радиоактивный йод: он долго распадается (у изотопа I-129 период полураспада — 15.7 миллионов лет), легко мигрирует в окружающей среде и вредит живым организмам.
Корейские ученые с помощью искусственного интеллекта нашли новый материал, который эффективно улавливает йод и может использоваться для очистки окружающей среды. Теперь они работают над коммерциализацией технологии — от порошков-поглотителей до фильтров для очистки загрязненной воды.
Результаты опубликованы в издании Journal of Hazardous Materials.
Команда профессора Хо Джина Рю из KAIST вместе с исследователями Корейского института химических технологий (KRICT) применила машинное обучение, чтобы найти оптимальный состав материала для улавливания йода. Обычно радиоактивный йод в воде существует в форме йодата (IO₃⁻), но существующие адсорбенты на основе серебра плохо с ним связываются. Ученые сосредоточились на слоистых двойных гидроксидах (LDH) — материалах, которые могут включать разные металлы и хорошо поглощают анионы.
Слоистые двойные гидроксиды (LDH) — это материалы, похожие на слоеный пирог: между слоями гидроксидов металлов (например, алюминия или железа) находятся заряженные частицы (анионы), которые можно заменять. За счет этого LDH могут «впитывать» вредные вещества, например йодат, и удерживать их в своей структуре.
Проблема в том, что возможных комбинаций металлов в LDH — огромное количество, и перебирать их вручную бессмысленно. Искусственный интеллект (ИИ) помог сократить поиск: начав с данных по 24 бинарным и 96 тройным составам, исследователи проверили всего 16% от всех возможных вариантов и нашли лучший — Cu₃ (CrFeAl) на основе меди, хрома, железа и алюминия. Этот материал удаляет более 90% йодата из воды.
ИИ позволяет быстрее находить материалы для очистки от радиации — это серьезный шаг в ядерной экологии.
Сейчас команда дорабатывает состав для разных условий и ищет партнеров для внедрения фильтров.
Главный плюс — снижение рисков долговременного загрязнения. Йод-129 остается опасным миллионы лет, и если его не улавливать, он попадает в грунтовые воды, а оттуда — в пищевые цепочки. Новый материал может использоваться:
Кроме того, метод на основе ИИ сокращает затраты на НИОКР. Вместо лет проб и ошибок — несколько месяцев расчетов.
Пока материал тестировали только в лаборатории. Неясно, как он поведет себя в реальных условиях — например, при высоком фоновом радиационном излучении или в присутствии других загрязнителей (нитратов, тяжелых металлов). Также нет данных о стоимости промышленного производства: медь и хром дешевле серебра, но масштабирование может выявить скрытые сложности.