Ny opdagelse af plutonium viser vejen til at rense atomaffald

Plutonium har længe været en del af mange landes atomenergistrategier, men videnskabsmænd låser stadig op for mysterierne bag dette komplicerede element og ser, hvordan de kan bruge tungere, nukleare elementer til at rense nukleart affald.

Nu, ny forskning fra Florida State University professor Thomas Albrecht-Schmitt viser, at plutonium ikke ligefrem virker, som forskerne troede, det gjorde. Resultaterne vil bidrage til hans teams bestræbelser på at udvikle teknologier til at rense nukleart affald.

Værket blev offentliggjort i dag i Naturkemi .

Albrecht-Schmitt og et team af forskere har studeret plutonium - Pu på grundstoffernes periodiske system - i næsten to årtier for at forstå, hvordan det opfører sig kemisk, og hvordan det adskiller sig fra lettere grundstoffer som jern eller nikkel. Til Albrecht-Schmitts overraskelse, en plutonium-organisk hybridforbindelse, som hans team samlede i laboratoriet, opførte sig meget som forbindelser lavet med lettere grundstoffer.

"Det, der gør denne opdagelse så interessant, er, at materialet - i stedet for at være virkelig kompliceret og virkelig eksotisk - virkelig er, virkelig simpelt, " sagde Albrecht-Schmitt. "Din fantasi går amok, og du tænker 'Wow, Jeg kunne lave den klasse sammensatte med mange andre typer tunge grundstoffer.' Jeg kunne bruge andre tunge grundstoffer som uran eller måske endda berkelium."

Holdet observerede, at elektroner pendlede frem og tilbage mellem to forskellige plutoniumioner.

Bevægelsen af ​​elektroner mellem to positive ioner er en handling, der typisk sker mellem ioner af lettere grundstoffer som jern, hvilket er grunden til, at lettere grundstoffer ofte bruges i biologien til at udføre kemiske reaktioner.

Albrecht-Schmitt sagde, at hans team straks indså, at der var noget unikt ved den forbindelse, de havde konstrueret i laboratoriet, simpelthen på grund af dens farve.

"Plutonium gør vild, livlige farver, " sagde Albrecht-Schmitt. "Det kan være lilla, det kan være disse smukke lyserøde. Det kan være denne super mørke sort-blå. Denne forbindelse var brun, som en smuk brun chokoladebar. Da vi så den farve, vi vidste, at noget var elektronisk usædvanligt ved det."

Albrecht-Schmitts arbejde er en del af hans laboratoriums overordnede mission for bedre at forstå de tungere grundstoffer helt nederst i det periodiske system. Sidste år, han modtog 10 millioner dollars fra Department of Energy for at danne et nyt Energy Frontier Research Center, der vil fokusere på at fremskynde videnskabelige bestræbelser på at rydde op i atomaffald.

"For at udvikle materialer, der siger fælde plutonium, du skal først forstå på det mest grundlæggende niveau, plutoniums elektroniske egenskaber, " sagde Albrecht-Schmitt. "Så det betyder at lave meget simple forbindelser, karakteriserer dem i udsøgte detaljer og forstår både eksperimentelt og teoretisk alle de egenskaber, du observerer."

Albrecht-Schmitt og hans forskerhold har udført lignende arbejde med grundstofferne californium og berkelium.