Forskere perfekt nanovidenskabsværktøj til undersøgelser af atomaffaldsopbevaring

Sikker opbevaring af nukleart affald, nye måder at generere og lagre brint på, og teknologier til at opfange og genbruge drivhusgasser er alle potentielle spin-offs af en ny undersøgelse fra University of Guelph forskere.

Udgivet for nylig i Videnskabelige rapporter , undersøgelsen involverede den første nogensinde brug af antistof til at undersøge processer forbundet med potentiel langtidsopbevaring af affald fra atomreaktorer, siger hovedforfatter og kemiprofessor Khashayar Ghandi.

Forskningen kan i sidste ende hjælpe med at designe sikrere underjordiske hvælvinger til permanent opbevaring af radioaktivt affald, herunder affald fra Ontarios atomkraftværker. Disse installationer producerer næsten to tredjedele af provinsens energibehov.

"Atomenergi giver en ren kilde til elektricitet. der er behov for at håndtere det nukleare affald fra reaktorer, der genererer elektricitet, " sagde Ghandi.

I øjeblikket, brugte nukleare brændselsbundter - stadig meget radioaktive - opbevares i hvælvinger i midlertidig opbevaring.

Langsigtet, eksperter sigter mod at bruge dybe geologiske depoter til permanent at begrave materialet. Begravet i klippeformationer hundreder af meter under jorden, brændstofbeholderne ville blive holdt i konstruerede og naturlige barrierer såsom ler for at beskytte mennesker og miljøet mod stråling.

Det tager næsten 100, 000 år for radioaktivitet fra atomaffald at vende tilbage til niveauet for naturligt uran i jorden. "Det er vigtigt at forstå de sikreste forhold for sådanne opbevaringssystemer, " sagde Ghandi.

Han og hans elever arbejdede med samarbejdspartnere ved den franske kommission for alternative energier og atomenergi. Atomreaktorer leverer mere end 75 procent af Frankrigs strømbehov.

Holdet studerede strålingskemi og elektronisk struktur af materialer i skalaer mindre end nanometer, eller milliontedele af millimeter.

De forberedte prøver af ler i ultratynde lag i hans U of G laboratorium. Arbejder på TRIUMF partikelacceleratoren i Vancouver, holdet bombarderede prøverne med subatomære antistofpartikler kaldet positive myoner.

Baseret på disse første målinger nogensinde ved speederen, han sagde, holdets system er et gennemprøvet værktøj, der vil muliggøre strålingsundersøgelser af materiale, der kan bruges til at opbevare nukleart affald. Det er vigtigt for Canada, hvor atomindustrien søger at bygge sit første geologiske depot i midten af ​​århundredet.

"Dette system kan nu anvendes sammen med andre målinger for at bestemme og hjælpe med potentielt at designe det bedste materiale til containere og barrierer i håndtering af nukleart affald."

Ghandi sagde, at undersøgelsen også viste spændende egenskaber ved ler, der kan gøre dem nyttige i andre industrier. Ler kan tjene som katalysatorer til at ændre kemikalier fra en form til en anden - en fordel for petrokemiske virksomheder, der fremstiller forskellige produkter fra olie. Andre industrier kan bruge ler til at opfange globalt opvarmende gasser såsom kuldioxid og bruge disse gasser til at fremstille nye produkter.

Ler kan også kombineres med andre forbindelser for at hjælpe med at lagre brint som en ren energikilde.

I alle tilfælde, Ghandi sagde, forskerholdets resultater giver en ny måde at studere sub-nano materialer og kemiske processer i afgrænsede miljøer.