Den nuværende model til opbevaring af atomaffald er ufuldstændig

De materialer, USA og andre lande planlægger at bruge til at opbevare atomaffald på højt niveau, vil sandsynligvis nedbrydes hurtigere end nogen tidligere kendte på grund af den måde, disse materialer interagerer på, ny forskning viser.

Fundene, offentliggjort i dag i tidsskriftet Naturmaterialer , vise, at korrosion af nukleart affaldsmaterialer accelererer på grund af ændringer i atomaffaldsløsningens kemi, og på grund af den måde, materialerne interagerer med hinanden.

"Dette indikerer, at de nuværende modeller muligvis ikke er tilstrækkelige til at opbevare dette affald sikkert, "sagde Xiaolei Guo, hovedforfatter af undersøgelsen og vicedirektør for Ohio State's Center for Performance and Design of Nuclear Waste Forms and Containers, del af universitetets ingeniørhøjskole. "Og det viser, at vi skal udvikle en ny model til opbevaring af atomaffald."

Teamets forskning fokuserede på lagermaterialer til atomaffald på højt niveau-primært forsvarsaffald, arven fra tidligere atomvåbenproduktion. Affaldet er meget radioaktivt. Mens nogle typer affald har en halveringstid på cirka 30 år, andre - f.eks. plutonium-har en halveringstid, der kan være titusinder af år. Halveringstiden for et radioaktivt element er den tid, det tager for halvdelen af ​​materialet at forfalde.

USA har i øjeblikket ingen bortskaffelsesplads for dette affald; ifølge U.S. General Accountability Office, den opbevares typisk nær de planter, hvor den produceres. Et permanent sted er blevet foreslået til Yucca Mountain i Nevada, selvom planerne er gået i stå. Lande rundt om i verden har diskuteret den bedste måde at håndtere atomaffald på; kun en, Finland, har startet byggeriet på et langtidsopbevaringssted for atomaffald på højt niveau.

Men den langsigtede plan for bortskaffelse og opbevaring af forsvarligt affald på højt plan over hele kloden er stort set den samme. Det indebærer at blande atomaffaldet med andre materialer for at danne glas eller keramik, og derefter indkapsle disse glasstykker eller keramik - nu radioaktive - inde i metalliske beholdere. Beholderne ville derefter blive begravet dybt under jorden i et depot for at isolere det.

I dette studie, fandt forskerne, at når de udsættes for et vandigt miljø, glas og keramik interagerer med rustfrit stål for at fremskynde korrosion, især af glas og keramiske materialer, der indeholder atomaffald.

Undersøgelsen målte kvalitativt forskellen mellem accelereret korrosion og naturlig korrosion af lagermaterialerne. Guo kaldte det "alvorligt".

"I det virkelige scenario, glas- eller keramikaffaldsformerne ville være i tæt kontakt med rustfri stålbeholdere. Under særlige forhold, korrosionen af ​​rustfrit stål vil gå amok, "sagde han." Det skaber et super-aggressivt miljø, der kan tære omgivende materialer. "

For at analysere korrosion, forskergruppen pressede glas eller keramiske "affaldsformer" - de former, som atomaffald er indkapslet i - mod rustfrit stål og nedsænkede dem i opløsninger i op til 30 dage, under forhold, der simulerer dem under Yucca Mountain, det foreslåede atomaffaldsdepot.

Disse forsøg viste, at når glas og rustfrit stål blev presset mod hinanden, rustfrit stål korrosion var "alvorlig" og "lokaliseret, "ifølge undersøgelsen. Forskerne bemærkede også revner og øget korrosion på de dele af glasset, der havde været i kontakt med rustfrit stål.

En del af problemet ligger i det periodiske system. Rustfrit stål er primært fremstillet af jern blandet med andre elementer, herunder nikkel og krom. Jern har en kemisk affinitet for silicium, som er et centralt element i glas.

Eksperimenterne viste også, at når keramik - en anden potentiel indehaver af atomaffald - blev presset mod rustfrit stål under forhold, der efterlignede dem under Yucca Mountain, både keramik og rustfrit stål tærede på en "alvorlig lokaliseret" måde.