Почетный сотрудник Токийского университета Ито Макото, заслуженный профессор, прочитает спецкурс на эту более чем актуальную тему.

Развитие ядерной энергетики приводит к накоплению отработанного ядерного топлива (ОЯТ), которое может быть напрямую захоронено в геологической среде (открытый ядерный топливный цикл) или переработано с возвратом делящихся изотопов в ядерный цикл (замкнутый ядерный топливный цикл).

Переработка ОЯТ приводит к накоплению радиоактивных отходов, которые также подлежат захоронению в геологической среде. Подобные хранилища размещают как в приповерхностных, так и глубинных геологических формациях, изолированных от источников природных вод. Так как хранилища должны обеспечивать изоляцию радионуклидов от среды обитания человека в течение сотен тысяч лет, то это требует необходимости учитывать сценарии изменения геологических условий и предсказывать поведение захороненных отходов и ОЯТ при попадании в хранилища природных вод. При этом необходимо учитывать, что в ближней зоне хранилищ реализуются высокие радиационные и температурные поля.

 В связи с поднятием проблемы захоронения ядерных отходов на одном из саммитов АТЭС, в Токийском университете были проведены эксперименты по применению урана в роли утилизации ядерных отходов. Все опыты проводились в лаборатории нанотехнологий и позволили ученым сделать ряд научных открытий.

 Технология

 Для опытов были взяты наночастицы диоксида урана (2-3 нм). Уран получали из из UF4 путем его кальциетермического или магниетермического восстановления с выходом Урана. Для получения наночастиц диоксида урана использовался химический синтез наночастиц (реакция в дендримерах). Для получения наночастиц использовали мицеллы, эмульсии и дендримеры, которые можно рассматривать как своеобразные нанореакторы, позволяющие синтезировать частицы определенных размеров. Как исходные материалы в этом методе использовались металлсодержащие соединения.

Дендримеры представляют собой сильно разветвленные макромолекулы, включающие центральное ядро, промежуточные повторяющиеся единицы и концевые функциональные группы.

См.рисунок в приложенном файле

Дендримеры представляют новый тип макромолекул, сочетающих высокие молекулярные массы и низкую вязкость растворов с наличием объемной формы и пространственной структуры. Размеры дендримеров изменяются в пределах от 2 до 15 нм, и они являются естественными нанореакторами. Дендримеры с небольшим числом промежуточных звеньев существуют в «открытой форме», а с большим числом звеньев образуют сферические трехмерные структуры. Концевые группы дендримеров можно заменять гидроксильными, карбоксильными или углеводородными группами.

После получения наночастиц диоксида урана проводились наблюдения за его поведением в воде различных температур (комнатной, 70^оС,150^oC).Последнем случае эксперимент проводился в барокамере, где давление составляло 2 атмосферы. При данном давлении температура кипения воды составила 200^оС, что позволило нам наблюдать за реакцией. Наибольшей устойчивостью обладал оксид UO3 (скупит), образованный при отсутствии объемного окисления UO2 при 150^оС.

Затем в реакции, происходившие в ядерных отходов внедряли полученный оксид в качестве катализатора. Данные, полученные в ходе эксперимента показали:

1)уменьшение периода полураспада радиоактивных веществ на 35%

2)ускорение протекающих в отходах реакций

3)также оксид повышал инертность веществ, т. е. уменьшал взаимодействие со средой и другими органическими и неорганическими соединениями.

Разработка данной технологии помогает странам делать более уверенные шаги в сторону использования атомной энергии. Это поможет обеспечить людей энергией, а так же сохранить экологию нашей планеты и, кроме того дало толчок к разработке все более и более совершенных технологий утилизации ядерных отходов.

Патент можно посмотреть здесь - http://metagame2009.ru/japan/post-836/