Проблема отработанного ядерного топлива близка к окончательному решению

Источник: radsafe.pitt.edu

В типичном ядерном реакторе при использовании 500 кг уранового топлива образуется примерно 850 кг отходов, обладающих значительной остаточной радиоактивностью. Радиация обусловлена наличием в смеси отходов минорных актиноидов — нептуния, кюрия и америция. Эти вещества очень опасны, их необходимо хранить под слоем бетона в несколько метров, в течение долгого времени (тысячи лет). Ученые уверены, что в ближайшие 10 лет будут построены новые типы реакторов. В них в качестве топлива будут использоваться минорные актиноиды. Америций, кюрий и нептуний будут бомбардироваться высокоактивными пучками нейтронов и распадаться на нерадиоактивные материалы.

Проблема в том, что в состав ОЯТ помимо актиноидов входят еще и лантаноиды. Эти вещества менее опасны и быстрее разлагаются. Но они являются мощными поглотителями нейтронов и способны помешать процессу распада актиноидов. Ранее уже был разработан лиганд, способный извлекать из ОЯТ актиноиды. Но его селективность (отношение соединений лиганд — актиноид к соединениям лиганд — лантаноид) составляла всего 20:1. Группа ученых под руководством Лоуренса Харвуда из Университета Рединга (Великобритания) модифицировала имеющийся лиганд, увеличив его селективность до соотношения 400:1. Такой эффективности удалось добиться за счет более жесткой структуры молекулы и введения в нее тетраметилциклогексильных фрагментов.

Вещество 2,9-бис(1,2,4-триазин-3-ил)-1,10-фенантролин также отличается высокой устойчивостью к гидролизу и радиолизу (подверженность радиолизу была «слабым местом» первоначального лиганда). Скорость его связывания лиганда с актиноидами весьма высока, что позволяет организовать экстракцию этих веществ из ОЯТ в промышленных масштабах. Синтез 2,9-бис(1,2,4-триазин-3-ил)-1,10-фенантролин в крупнотоннажных масштабах может быть освоен очень скоро, производство лиганда обходится относительно недорого. А его использование в системах очистки ОЯТ может принести двойную пользу. Во-первых, будет получено топливо для новых типов реакторов. А во-вторых, после извлечения актиноидов отработанное ядерное топливо становится менее опасным.

Рисунок: chemport.ru