Новое исследование учёных из Университета штата Огайо предполагает, что нержавеющая сталь не может быть лучшим выбором для содержания ядерных отходов высокого уровня. Моделируя условия длительного хранения, команда обнаружила, что материалы для хранения взаимодействуют друг с другом больше, чем считалось ранее, что приводит к их более быстрой деградации.
Хранение ядерных отходов — это больше, чем извечный политический футбол, это экзистенциальная проблема. Независимо от того, что мы думаем о ядерной энергии или оружии, в мире существуют тысячи тонн ядерных отходов, временно хранящихся во всем мире, а это означает, что необходимо найти способ сохранить все это безопасно в долгосрочной перспективе.
Наиболее важным видом ядерных отходов являются высокоуровневые отходы, оставшиеся от переработки ядерного топлива или производства ядерного оружия. Такие отходы состоят из сложной смеси радиоактивных изотопов с периодом полураспада от нескольких лет до нескольких тысячелетий. Хотя реакторы работают во всем мире уже более 75 лет, только Финляндия приступила к строительству постоянного хранилища для таких очень опасных отходов.
Это может свидетельствовать о поразительном отсутствии политической воли или даже мужества, но, возможно, это нежелание окажется удачным. Это потому, что излюбленный способ хранения высокоуровневых отходов — это их остекление. То есть, чтобы смешать изотопы с расплавленным стеклом или керамикой, чтобы сформировать химически инертную массу, которая может быть запечатана в канистрах из нержавеющей стали перед герметизацией в подземном хранилище.
Теперь этот план, возможно, придется изменить, если исследование в Огайо будет правильным. Возглавляемая Сяолеем Гуо, команда взяла стекла и керамику и поместила их в тесный контакт с нержавеющей сталью в различных влажных растворах в течение 30 дней в условиях, аналогичных тем, которые были бы найдены в предлагаемом хранилище ядерных отходов Юкка-Маунтин.
“В реальном сценарии формы отходов стекла или керамики будут находиться в тесном контакте с канистрами из нержавеющей стали”, — говорит Сяолей. “При определенных условиях коррозия нержавеющей стали будет сходить с ума. Это создает сверх-агрессивную окружающую среду, которая может вытравить окружающие материалы.”
Они обнаружили, что сталь взаимодействует со стеклом или керамикой, вызывая сильную и локализованную коррозию, которая одновременно повреждает сталь и вызывает коррозию и растрескивание стекла и керамики. По словам команды, это связано с тем, что железо в нержавеющей стали имеет химическое сродство с кремнием в стекле, ускоряя коррозию.
“Это указывает на то, что существующих моделей может быть недостаточно для безопасного хранения этих отходов”, — говорит Сяолей. “И это показывает, что нам нужно разработать новую модель хранения ядерных отходов.”
