高级核废料储存材料可能比以前认为更快地降低

时间：2021-09-13 07:52:41 来源：

由于核废料溶液化学的变化，核废料储存材料的腐蚀加速，并且由于材料彼此相互作用的方式。因此，美国和其他国家计划使用储存高级核废料的材料可能比以前知道的任何人都能降低。

研究找到了材料 - 玻璃，陶瓷和不锈钢 - 相互作用以加速腐蚀。

美国和其他国家计划用来储存高级核废料的材料可能比以前的任何人都知道，因为这些材料互动，新的研究表明。

今天发表的调查结果，表明核废料储存材料的腐蚀因核废料解决方案化学的变化而加速，并且由于材料彼此相互作用。

“这表明目前的模型可能不足以使这种废物能够安全地存放，”俄亥俄州核废料形式和集装箱核废料形式和集装箱副主任，核废料形式和集装箱的副主任，大学的一部分工程学院。“它表明，我们需要开发一种用于储存核垃圾的新模式。”

该团队的研究专注于高级核废料的储存材料 - 主要是防御垃圾，过去核武器生产的遗产。废物是高度放射性的。虽然某些类型的废物有大约30年的半衰期，其他 - 例如，钚 - 有一个半衰期，可以是成千上万的年龄。放射性元件的半衰期是腐烂的一半材料所需的时间。

美国目前没有使用该垃圾的处置网站;根据美国概念责任办公室，它通常存储在生产的植物附近。虽然计划停滞不前，已为内华达州的Yucca山提出了一个常设现场。全球各国辩论了处理核废料的最佳方式;只有一个，芬兰已经开始在长期储存库上建造了高级别的核废料。

但全球高级防御废物处理和储存的长期计划主要是相同的。它涉及将核废料与其他材料混合以形成玻璃或陶瓷，然后包裹那些玻璃或陶瓷 - 现在放射性的 - 内部金属罐。然后罐将在储存库中埋在地下深处，以隔离它。

在这项研究中，研究人员发现，当暴露于水环境中，玻璃和陶瓷与不锈钢相互作用以加速腐蚀，尤其是持有核废料的玻璃和陶瓷材料。

该研究定性测量了储存材料的加速腐蚀和自然腐蚀之间的差异。郭某称它为“严重”。

“在现实生活场景中，玻璃或陶瓷废物形式将与不锈钢罐密切接触。在特定条件下，不锈钢的腐蚀会疯狂，“他说。“它创造了一个可以腐蚀周围材料的超强侵略性环境。”

为了分析腐蚀，研究团队压制玻璃或陶瓷“废物形式” - 核废料被封装的形状 - 在不锈钢中，浸入最多30天的溶液中，在模拟Yucca山区的条件下，提出的条件核废料库。

这些实验表明，当彼此压制玻璃和不锈钢时，不锈钢腐蚀是“严重”和“局部化”，根据该研究。研究人员还注意到玻璃玻璃部件的裂缝和增强的腐蚀，这些玻璃与不锈钢接触。

部分问题位于定期表中。不锈钢主要由铁与其他元素混合，包括镍和铬。铁对硅具有化学亲和力，这是玻璃的关键元素。

实验还表明，当陶瓷 - 核废料的另一个潜在支架 - 在模仿丝兰山下模仿的条件下，陶瓷和不锈钢以“严重局部”方式腐蚀的条件下压制不锈钢。

参考：“物料界面的自我加速腐蚀”作者：Xiaolei Guo，Stephane Gin，Penghui Lei，Tiankai Yao，Hongshen Liu，Daniel K. Schreiber，Dien Ngo，Gopal Viswanathan，天舒Li，Seong H. Kim，John D 。维也纳，约瑟夫V.瑞安，金城杜，杰连和杰拉尔德S. Frankel，1月20日，自然材料.DOI：
10.1038 / s41563-019-0579-x

其他俄亥俄州国家研究人员涉及本研究包括Gopal Viswanathan，天山李和杰拉尔德·富普拉尔。

这项工作部分由美国能源厅供资。

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