Химики разгадали полувековую загадку нептуния

21 декабря 2023
140

Коллектив ученых химического, геологического факультетов МГУ и НИЦ «Курчатовский институт» расшифровал структуры и описал свойства карбонатов пятивалентного нептуния. Исследование, выполненное в рамках проекта РНФ №22-73-10056, затрагивает обширную проблему создания безопасных и надежных хранилищ для высокорадиоактивных отходов ядерной энергетики.

Фокусом исследования, опубликованного в журнале Inorganic Chemistry, стал радиоактивный элемент нептуний, характеризующийся высокой радиотоксичностью и длительным периодом полураспада. Отработавшее ядерное топливо содержит менее одного процента нептуния. Однако с течением времени концентрации этого элемента в радиоактивных отходах возрастает за счет распада другого радионуклида – америция. «Существующие концепции захоронения радиоактивных отходов предусматривают их нахождение в хранилищах тысячи лет. Работа радиохимиков заключается в том, чтобы предсказать, как различные радионуклиды будут вести себя на столь длительных промежутках времени», – прокомментировал вице-президент РАН, научный руководитель химического факультета МГУ, соавтор работы академик Степан Калмыков.

В числе прочего ученым необходимо предусмотреть сценарии утечки отработавшего ядерного топлива из мест захоронения в окружающую среду. Для этого важно понимать, как внешние условия влияют на физико-химическую форму интересующего элемента. «Поясню на примере нептуния, – рассказала участник исследования, научный сотрудник кафедры радиохимии химического факультета МГУ Татьяна Плахова. – Предположим, нептуний “сбежал” из бочки радиоактивных отходов и попал в подземные воды, насыщенные кислородом. Если нептуний будет оставаться в водной фазе в виде катионов, то подземные воды быстро унесут его на дальние расстояния. Такие растворенные формы называются подвижными. Если же он по пути зацепит анион из окружающей среды и осядет вместе с ним (то есть, образует твердую фазу), то пути миграции этого радиоактивного элемента будут определяться свойствами этой фазы».