Гранит науки - 2000-08-08

Открыты новые материалы для долгосрочного хранения ядерных отходов - ученые США, Великобритании и Японии создают керамику, которой не страшны изменения, неизбежно вызываемые радиоактивным излучением У микрофона Марина Аствацатурян! По сравнению с существующими контейнерами, в которых радиоактивные отходы в виде отработанного реакторного топлива могут храниться около 100 лет, новые оболочки для высокорадиактивных веществ могут служить надежной защитой для окружающей среды до 1000 лет - заявляет ведущий автор опубликованной в последнем номере журнала Science (4 August, 2000) статьи Курт Сикафус из знаменитой Лос-Аламосской лаборатории. Проблема изоляции ядерных отходов в том, что радиоактивное излучение как бы выталкивает атомы вещества из их упорядоченного состояния, окружающий радиактивное вещество материал становится нестабильным и подверженным различным структурным изменениям, трещинам, например. Сикафус и его соавторы из Великобритании и Японии сообщили о том, что они вышли на целый класс керамических материалов, в которых атомы изначально беспорядочны и легко меняют свою позицию , следовательно, вызванные радиацией нарушения для материала в целом менее драматичны. "Представьте себе беспорядок в доме у нерадивой хозяйки , где перемещение какого-нибудь предмета с одного места на другое не изменит общей картины, то есть не бросится в глаза " - поясняет ситуацию с атомами в новых керамических материалах американский ученый.Избранная для многовекового хранения ядерных отходов керамика относится к

так называемым комплексным оксидам, для которых характерны две разные пары металлических катионов (положительно заряженных ионов) и 7 атомов кислорода.

Степень беспорядочности молекулярной структуры такого материала определяется размерами катионных пар , то есть тем, из ионов какого металла они составлены. В случае, если эти пары близки по размерам, получается нечто похожее на минерал из подкласса природных фторидов - пурпурного цвета флюорид , и тогда легко меняющиеся местами катионные пары создают наименее организованную структуру. И по данным Сикафуса и его коллег, именно этот флюоридный материал наиболее устойчив к радиации, поскольку его атомы легко приспосабливаются , находят себе место в пространстве под ее воздействием, что иллюстрирует публикуемая в Science компьютерная модель. И как отмечают авторы, они пошли по пути, отличному от того, на котором в поисках материала для контейнеров под ядерные отходы стоят исследующие подходящие кристаллические структуры ученые Еропы , России и Японии - американцы предпочитают для надежных контейнеров стеклоподобные соединения.