Новий підхід. Експеримент із використанням ізотопів бору може змінити процес зберігання ядерних відходів

Скло часто використовують для «блокування» шкідливих речовин, зокрема радіонуклідів і важких металів. Воно фіксує їх усередині стабільної структури, запобігаючи потраплянню у довкілля. Але якщо підземні води з часом проникають до сховищ, скло починає повільно розчинятися. Розуміння цього процесу — ключ до безпечного зберігання небезпечних відходів у майбутньому.

«Ізотопи бору дають дуже точний спосіб простежити, як відбувається взаємодія скла з водою», — сказав провідний автор дослідження Томас Л. Гу.

За його словами, ці ізотопи показують, коли скло розчиняється рівномірно, а коли процес переходить у фазу, коли основну роль починає відігравати дифузія — рух атомів через змінену поверхню скла.

Команда з Пекінського університету, Кембриджського університету та партнерських інституцій дослідила два типи боросилікатного скла: одне містило магній, інше — ні. Зразки занурювали в чисту воду при температурі 90 °C до 112 днів. На початку випробувань бор рівномірно виходив з поверхні скла, але згодом почав просочуватися крізь поверхневий шар, що утворився після взаємодії з водою.

У зразках із магнієм утворився щільний шар вторинних мінералів, який сповільнив розчинення й створив захисний бар'єр. У склі без магнію поверхня не дала такого ефекту, тож бор продовжував активно виходити назовні.

Це підтверджує, що ізотопний аналіз бору може дати глибше розуміння складних хімічних процесів усередині відходів. Такий підхід допоможе розробляти надійніші системи зберігання радіоактивних та промислових матеріалів у довгостроковій перспективі.

У дослідженні описано, як за допомогою ізотопів бору можна точно простежити механізми розчинення скла.

«Два типи скла — без магнію та з магнієм — піддавали дії знесоленої води при 90 °C протягом від 0,25 до 112 днів. Додатково проводили експерименти з оновленням розчину, щоб краще вивчити властивості зміненого поверхневого шару», — зазначили автори.

На початкових етапах співвідношення ізотопів бору у воді вказувало на рівномірне розчинення скла. Після 28 днів процес перейшов у фазу дифузії — коли бор виходив через уже сформований поверхневий шар.

Ця методика може стати важливим інструментом для прогнозування викидів небезпечних речовин під час довготривалого зберігання ядерних відходів.