Керамика из угольной золы решит проблему безопасного хранения радиоактивных отходов

Коллектив исследователей из Дальневосточного федерального университета, Сибирского федерального университета и Института химии и химической технологии СО РАН предложил инновационную технологию, способную решить сразу две масштабные экологические задачи: безопасную утилизацию радиоактивных отходов и переработку миллионов тонн золы, остающейся после сжигания угля на тепловых электростанциях.

Исследователи научились «запечатывать» радиоактивный изотоп цезий-137 в прочную минералоподобную керамику, которая может быть безопасно захоронена в глубоких геологических формациях. Для этого они используют микросферы летучей золы – мельчайшие частицы, которые обычно считаются отходами и загрязняют атмосферу. Эти микросферы по своему химическому составу идеально подходят для создания минералов, способных удерживать цезий в своей кристаллической решетке.

Зольные микросферы пропитывают раствором, имитирующим жидкие радиоактивные отходы, и подвергают высокотемпературной обработке. В результате цезий не просто смешивается с золой, а встраивается в структуру новых минералов – поллуцита и Cs-кальсилита, которые служат природными «ловушками» для этого элемента. Для получения плотной и прочной керамики применяется метод искрового плазменного спекания (SPS), позволяющий избежать потерь цезия при нагреве.

Керамика из угольной золы решит проблему безопасного хранения радиоактивных отходов

Преимущества технологии:

  • Керамика обладает высокой плотностью (до 2,9 г/см³), механической прочностью и гидролитической стабильностью.
  • Скорость утечки цезия-137 в воду составляет всего 10⁻⁵–10⁻⁶ г/см² в сутки, что соответствует самым строгим российским и международным стандартам.
  • Материал геохимически совместим с породами земной коры, что гарантирует его безопасность при захоронении на протяжении тысячелетий.

Технология не только обеспечивает надежную изоляцию радиоактивных отходов, но и открывает путь к экологичной переработке огромных объемов золошлаковых отходов ТЭС. В дальнейшем ученые планируют использовать этот подход не только для цезия-137, но и иммобилизации других долгоживущих радионуклидов, что расширит сферу применения разработки.

«По сути, мы создали материал, который геохимически совместим с породами земной коры. Он состоит из тех же минералов, что и граниты или базальты, – отмечает доктор химических наук, ведущий научный сотрудник ИХХТ СО РАН, заведующий кафедрой химии СФУ Татьяна Верещагина. – Это означает, что, будучи помещенным в глубокое геологическое хранилище, он будет находиться в равновесии с окружающей средой и не станет источником загрязнения на протяжении геологических эпох. Создание такого хранилища планируется в Нижнеканском гранитоидном массиве вблизи г. Железногорска в Красноярском крае. В настоящее время уже ведется строительство подземной исследовательской лаборатории по изучению возможностей финальной изоляции радиоактивных отходов 1 и 2 классов в глубокой геологической формации. Результаты нашей совместной работы – это вклад в реализацию этого проекта, которые могут стать основой для сотрудничества с НО РАО и другими заинтересованными предприятиями Росатома».

Результаты исследования опубликованы в Journal of Environmental Management.

Читайте также

DARPA начала испытания квантовых компьютеров, которые должны стать практически полезными к 2033 году

DARPA начала испытания квантовых компьютеров, которые должны стать практически полезными к 2033 году

США и Google вложат почти 1,8 млрд долларов в создание «виртуальных клеток»

США и Google вложат почти 1,8 млрд долларов в создание «виртуальных клеток»

Google открыла SynthID для всех — сервис помогает распознавать изображения и видео, созданные ИИ

Google открыла SynthID для всех — сервис помогает распознавать изображения и видео, созданные ИИ

Kawasaki оснастит человекоподобного робота Kaleido физическим ИИ для работы на заводах

Kawasaki оснастит человекоподобного робота Kaleido физическим ИИ для работы на заводах

В Германии создают строительных роботов, способных собирать здания почти без участия человека

В Германии создают строительных роботов, способных собирать здания почти без участия человека

Видеоаналитика на базе ИИ позволила найти 250 детей в Новосибирской области

Видеоаналитика на базе ИИ позволила найти 250 детей в Новосибирской области

Ученые МИСИС создали пористые гранулы для костей с защитой от инфекций

Ученые МИСИС создали пористые гранулы для костей с защитой от инфекций

В Казахстане кошек с камерами и ИИ отправили искать пропавших питомцев

В Казахстане кошек с камерами и ИИ отправили искать пропавших питомцев

Из лабораторий — на работу: 7 компаний, создающих человекоподобных роботов для реального мира

Из лабораторий — на работу: 7 компаний, создающих человекоподобных роботов для реального мира

Почему роботы умеют делать сальто, но до сих пор не могут нормально сложить рубашку

Почему роботы умеют делать сальто, но до сих пор не могут нормально сложить рубашку

Почему невозможно создать абсолютно точную карту Земли, Луны или Марса?

Почему невозможно создать абсолютно точную карту Земли, Луны или Марса?

Первый складной iPhone не стал революцией: с чем придется мириться владельцам iPhone Duo

Первый складной iPhone не стал революцией: с чем придется мириться владельцам iPhone Duo

Ученые ТПУ синтезировали 6 новых молекул против рака

Ученые ТПУ синтезировали 6 новых молекул против рака

NASA показало марсианский рассвет: Curiosity снял горные хребты на склонах горы Шарп

NASA показало марсианский рассвет: Curiosity снял горные хребты на склонах горы Шарп

BMW представила iX3 M60 xDrive: 612 л.с., разгон до сотни за 3,9 секунды и запас хода 755 км

BMW представила iX3 M60 xDrive: 612 л.с., разгон до сотни за 3,9 секунды и запас хода 755 км

Астрономы обнаружили рекордный радиовсплеск, летевший к Земле 11 миллиардов лет

Астрономы обнаружили рекордный радиовсплеск, летевший к Земле 11 миллиардов лет