Montering af en firkantet pind i et rundt hul - den overraskende struktur af uran bundet i hæmatit

En lovende tilgang til at stabilisere uranforurening i jord er at indhylle det radioaktive uran i jernholdige mineraler som hæmatit. Men hvor godt binder uran til hæmatit og hvor længe? Forskere har været uenige om den kemiske struktur af uran bundet i hæmatit, gør langsigtede forudsigelser vanskelig. Ved at kombinere præcis eksperimentel karakterisering med modellering af molekylær dynamik, et internationalt forskerhold har fundet svaret. Og det er ikke, hvad nogen forventede.

Uranforurening lurer i grundvand og jord på U.S. Department of Energy (DOE) steder og under mange industriområder rundt om i verden, og nogle former kan let transporteres. En tilgang til at begrænse mobiliteten af ​​uran er at øge dets binding med jernoxider eller andre mineraler. At gøre det kan også gøre det muligt for forskere bedre at forudsige dens langsigtede adfærd for at sikre, at uran forbliver stabiliseret i tusinder af år.

Mens forskere i nogen tid har studeret bindingen af ​​uran til jernholdige mineraler ved hjælp af røntgenspektroskopi, forskellige forskere har fortolket lignende data på drastisk forskellige måder. Dette har været et hårdt problem, fordi uran, som en firkantet pind i et rundt hul, bør ikke passe ind i krystalstrukturen af ​​hæmatit, et af de mest udbredte jernmineraler, der findes i jord. Løsningen, udviklet af forskere ved Pacific Northwest National Laboratory og University of Manchester, vender tidligere arbejde på hovedet. Med støtte fra DOE's Office of Science, Kontoret for Grundlæggende Energividenskab, Geovidenskabsprogram på PNNL, og ved at bruge Cascade-supercomputeren på EMSL, det miljømolekylære laboratorium, en DOE Office of Science brugerfacilitet, holdet beregnede mange mulige atomare strukturer af uran indarbejdet i strukturen af ​​dette mineral.

De opdagede, at ledige stillinger skabt i hæmatits atomare struktur under dets dannelse rummer uran. Hverken denne bolig eller den fleksibilitet, som uranet viste, var forventet. Denne bindende proces var aldrig før blevet identificeret, men de metoder, der blev brugt til at gøre dette fund, kunne forklare en række mysterier, der tidligere er rapporteret i den videnskabelige litteratur. Arbejdet åbner døren til nye undersøgelser af, hvordan andre radioaktive forurenende stoffer binder sig til jordens mineraler og vil føre til mere præcise forudsigelser af, hvordan disse forurenende stoffer opfører sig i miljøet.