Revoluce v likvidaci odpadu: Drcený beton z jaderných elektráren pohltí 98 % stroncia-90 za 48 hodin

Vědci z Velké Británie a Spojených států objevili, že drcený beton z vyřazených jaderných elektráren dokáže účinně zachycovat radioaktivní stroncium-90.

Vědci z Velké Británie a Spojených států objevili, že drcený beton z vyřazených jaderných elektráren dokáže účinně zachycovat radioaktivní stroncium-90. Tento průlomový výzkum, na kterém se podílely týmy z University of Manchester, britské National Nuclear Laboratory (UKNNL) a Clemson University, nabízí lepší způsob nakládání s kontaminovaným odpadem a může stabilizovat stroncium-90 na desítky let.

Stroncium-90 je radioaktivní izotop vznikající při jaderném štěpení, který představuje významnou ekologickou hrozbu. Je vysoce mobilní v podzemních vodách a byl uvolněn při jaderných haváriích, jako byly Černobyl a Fukušima. S poločasem rozpadu přibližně 28,8 let se rozpadá na yttrium-90 a emituje vysokoenergetické beta částice. Současně s tím narůstá množství lehce kontaminovaného betonu z vyřazování starých jaderných zařízení, který je třeba bezpečně uložit.

Pro pochopení chování tohoto materiálu v čase vědci testovali drcený beton dodaný britským úřadem pro vyřazování jaderných zařízení. Smíchali ho se syntetickou podzemní vodou obsahující stabilní stroncium nebo stopová množství stroncia-90. Experimenty probíhaly po dobu tří měsíců ve dvou scénářích: v uzavřených podmínkách s omezeným přístupem vzduchu a v podmínkách s přístupem vzduchu, simulujících mělké ukládání na místě.

Výsledky ukázaly, že drcený beton není jen inertní odpadní materiál, ale aktivně odstraňuje stroncium z roztoku a váže ho do stabilních forem. V podmínkách s přístupem vzduchu drcený beton odstranil přibližně 82 procent stroncia z roztoku během tří měsíců. Přístup vzduchu způsobil, že beton reagoval s oxidem uhličitým a vytvořil minerál kalcit. Vzhledem k tomu, že stroncium může nahradit vápník v krystalové struktuře kalcitu, minerál účinně uzamkl radioaktivní prvek do stabilní formy. V podmínkách s omezeným přístupem vzduchu bylo odstraněno pouze asi 14 procent.

Tým dále potvrdil, že stroncium bylo začleněno do nově vytvořeného kalcitu, což poskytuje mechanismus pro dlouhodobé odstranění stroncia-90 z podzemních vod. Vědci také zkoumali, zda by fosfátové ošetření mohlo proces dále zlepšit. Testovali dvě metody: přidání fosfátu během experimentu a předběžnou úpravu betonu. Obě metody zvýšily absorpci stroncia, a to i v podmínkách s nízkým obsahem kyslíku. V systémech vystavených vzduchu a ošetřených fosfátem bylo z roztoku odstraněno až 98 procent stroncia během pouhých 48 hodin. Fosfát navíc vytvořil na povrchu betonu špatně krystalické povlaky fosforečnanu vápenatého, které poskytly další vazebná místa pro stroncium a zabránily jeho pohybu.

Zjištění naznačují, že drcení betonu a jeho vystavení vzduchu během recyklace nebo mělkého pohřbení by mohlo výrazně zlepšit jeho schopnost imobilizovat radioaktivní kontaminanty. Fosfátové úpravy by mohly zvýšit výkon v prostředích s omezeným kyslíkem. Pochopení mechanismů, které zachycují stroncium, umožní lépe podporovat bezpečná a na důkazech založená rozhodnutí o ukládání odpadu na místě a dlouhodobém řízení radioaktivně kontaminovaných pozemků.