Πόσο κοντά είμαστε σε οικολογική λύση για την ανακύκλωση των πυρηνικών αποβλήτων;

Στη φύση, τα περισσότερα ραδιενεργά υλικά διασπώνται με ρυθμό διάσπασης (χρόνος ημιζωής) που διαρκεί δεκάδες ή ακόμη και εκατοντάδες χρόνια. Ωστόσο, η ερευνητική ομάδα του Ινστιτούτου Γενικής Φυσικής «Α.Μ. Πρόχοροφ» της Ρωσικής Ακαδημίας Επιστημών έχει βρει έναν τρόπο για να τα «εξουδετερώνει» και συνεπώς να τα κάνει πιο ασφαλή, σε μόλις μια ώρα.
Με τη νέα, πρωτοποριακή μέθοδο, λένε οι επιστήμονες, μπορούμε να καθαρίσουμε το νερό στην περιοχή του πυρηνικού εργοστασίου στη Φουκουσίμα.
Σύμφωνα με την έκθεση Nuclear Technology Review 2015, που δημοσιεύθηκε από το Διεθνή Οργανισμό Ατομικής Ενέργειας (ΔΟΑΕ) τον Ιούλιο, στο τέλος του 2014 υπήρχαν παγκοσμίως, πάνω από 68 εκατομμύρια κυβικά μέτρα πυρηνικά απόβλητα, διαφόρων κατηγοριών και κλιμάκωσης ραδιενεργής δραστηριότητας. Ανάμεσά τους, βρίσκονται και ραδιενεργά υλικά με περίοδο ημιζωής που μετριέται σε δεκάδες χρόνια.
Πρόσφατα, η ερευνητική ομάδα του Ινστιτούτου Γενικής Φυσικής «Α.Μ. Πρόχοροφ» της Ρωσικής Ακαδημίας Επιστημών («ΙΓΦ»), με επικεφαλής το Γκεόργκι Σαφέγιεφ, ανακοίνωσε ότι βρίσκεται πολύ κοντά στη λύση του προβλήματος της διαχείρισης των επικίνδυνων πυρηνικών αποβλήτων. Οι ρώσοι επιστήμονες απέδειξαν πειραματικά ότι ορισμένα ραδιενεργά στοιχεία, όταν βρεθούν μέσα σε ένα ειδικό διάλυμα και εκτεθούν σε ακτινοβολία από λέιζερ, εύκολα και γρήγορα μετατρέπονται σε ραδιενεργά «ουδέτερες» ουσίες.

Κατά τύχη

Η ανακάλυψη έγινε τυχαία, κατά τη διάρκεια εργαστηριακών πειραμάτων για την παρασκευή νανοσωματιδίων υπό την επίδραση δέσμης φωτός λέιζερ. Τα νανοσωματίδια κυριολεκτικά «αποσπώνται» από τα μέταλλα που βρίσκονται μέσα σε υδατικό διάλυμα. Για το σκοπό αυτό, οι ερευνητές πειραματίστηκαν τόσο με διαφορετικά μέταλλα, όσο και με διαλύματα διαφορετικής σύστασης (και χημικών ιδιοτήτων).
Όταν ο Σαφέγιεφ και οι συνεργάτες του εναπόθεσαν χρυσό σε διάλυμα ραδιενεργού θορίου-232, ανακάλυψαν ότι το θόριο, με την εμφάνιση των νανοσωματιδίων, σταμάτησε να εκπέμπει ακτινοβολία. Πραγματοποιήθηκε μεταστοιχείωση. Το ίδιο φαινόμενο επαναλήφθηκε και με το ουράνιο-238. Ενώ με το καίσιο-137, ένα ραδιενεργό στοιχείο που ξαναήρθε στην επικαιρότητα μετά την τραγωδία στη Φουκουσίμα και το οποίο στη φύση έχει χρόνο ημιζωής 30 χρόνια, το αποτέλεσμα ήταν αναπάντεχο και συγκλονιστικό. Στις συνθήκες που δημιουργήθηκαν, μεταστοιχειώθηκε σε «ουδέτερο» βάριο, μέσα σε μια μόνο ώρα.
«Ούτε εμείς, ούτε οι πυρηνικοί φυσικοί μπορούμε προς το παρόν να δώσουμε μια επιστημονική εξήγηση του φαινομένου. Το πιο πιθανό είναι ότι, θέτοντας το διάλυμα σε αυτές τις συγκεκριμένες συνθήκες, αλλάζουμε το περιβάλλον των πυρήνων των ατόμων του στοιχείου, δηλαδή, μεταβάλλουμε την κατάσταση των εξωτερικών στιβάδων των ηλεκτρονίων», δήλωσε στη RBTH ο Σαφέγιεφ, επικεφαλής του εργαστηρίου μακροκινητικής των μη ισόρροπων διαδικασιών του ΙΓΦ.
Για να επιταχυνθεί η διάσπαση, στο διάλυμα θα πρέπει να υπάρχει ένα μέταλλο όπως χρυσός, ασήμι, τιτάνιο. «Η ταχύτητα διάσπασης ενός στοιχείου εξαρτάται από το χημικό του περιβάλλον, δηλαδή από την εξωτερική στιβάδα ηλεκτρονίων των ατόμων του. Προφανώς, αλλάζουμε την ηλεκτρονιακή δόμηση των ατόμων, επειδή τα νανοσωματίδια μπορούν να ενισχύουν τοπικά το ηλεκτρομαγνητικό πεδίο της δέσμης λέιζερ», εξηγεί ο Σαφέγιεφ.
Αυτό το διάστημα, η ερευνητική ομάδα του Σαφέγιεφ περιμένει την έκθεση αξιολόγησης των αποτελεσμάτων των πειραμάτων της από το Κοινό Ινστιτούτο Πυρηνικών Ερευνών (ΚΙΠΕ). Για τον πειραματικό έλεγχο, οι επιστήμονες θα φέρουν στο εργαστήριο φυσικής ένα ευαίσθητο φασματόμετρο ακτινών γ με βάση το υπερ-καθαρό γερμάνιο. Με τη βοήθειά του θα καταστεί δυνατή η παρακολούθηση της διαδικασίας σε πραγματικό χρόνο. Το πείραμα ελέγχου θα διενεργηθεί με το ραδιενεργό καίσιο-137.

Επιστημονικός σκεπτικισμός

«Πρέπει να παρατηρήσουμε αυτή τη διαδικασία με τα ίδια μας τα μάτια. Μόνο τότε θα ξεκινήσουμε να αναζητούμε μια επιστημονική εξήγηση. Έχοντας εμπειρία στον τομέα της πειραματικής πυρηνικής φυσικής για περισσότερα από 50 χρόνια, θεωρώ ότι είναι δύσκολο να πιστέψει κανείς σε μια ισχυρή επιτάχυνση της διάσπασης ενός πυρήνα κάτω από την επίδραση μιας δέσμης φωτός λέιζερ ή μέσα σε ειδικό χημικό περιβάλλον», λέει ο Σαρκίς Καραμαγιάν, κύριος ερευνητής του εργαστηρίου πυρηνικών αντιδράσεων στο ΚΙΠΕ.
Οι ερευνητές, ήδη σκέφτονται για τη μελλοντική ανάπτυξη ειδικών εφαρμογών στη βάση της τυχαίας ανακάλυψής τους. Με τη μέθοδο αυτή, είναι μάλλον απίθανο να εξουδετερώσουν τη ραδιενεργή ακτινοβολία στο έδαφος, για παράδειγμα, στο Τσερνομπίλ, καθώς η διεισδυτική ικανότητα του λέιζερ στο έδαφος μετριέται με μικρόμετρα. Όμως, όσον αφορά στο νερό, εδώ, απ’ ότι φαίνεται, ανοίγονται μεγάλες ευκαιρίες.
«Φυσικά, μπορούμε να συγκεντρώνουμε όγκους χώματος και να το φιλτράρουμε», εξηγεί ο Σαφέγιεφ. Αλλά στη δική μας μέθοδο είναι πιο βολικό να εργαστούμε με τα υδατικά διαλύματα. «Για παράδειγμα, στη Φουκουσίμα, όπου και σήμερα εξακολουθούν να εκλύονται τρίτιο και καίσιο, μια τέτοια εφαρμογή θα μπορούσε να επιφέρει εκπληκτικά αποτελέσματα, βελτιώνοντας αρκετά το φυσικό περιβάλλον».

Πηγή