中子检查盐包裹体材料 以改善长期危险废物的储存

来自南卡罗来纳大学的一组研究人员正在利用中子开发更耐用，更有效的材料，称为废物形式，用于安全储存有害物质。

南加州大学团队最近访问了能源部橡树岭国家实验室，研究含有内部硅酸盐通道的盐包裹体材料(SIMs)，该材料具有安全固定核废料的能力。研究人员希望利用ORNL散裂中子源的资源，如POWGEN仪器，SNS光束线11A，获得材料特性的宝贵见解。

“我们正在研究SIM，旨在创造更有效，更安全地隔离锝等核废料元素的新材料，”首席研究员Hans-Conrad zur Loye说。“这是一个长期的过程，我们希望在未来几年内开发设计这些废物形式所需的基础化学。”

废物材料作为一种结晶“袋”，含有放射性元素，随着时间的推移它们会腐烂。研究人员的目标是设计一种定制的废物形式来封装放射性同位素并提供额外的保护措施。例如，如果水泄漏到容器中，新的废物形式将不会溶解。

研究人员正在研究离子交换反应，即非放射性盐被放射性核素取代以在SIM中长期储存的过程。该团队之前曾使用X射线分析反应的后遗症，现在计划利用中子的穿透性和非破坏性来实时揭示结构变化。这些知识将有助于确定材料有效固定核废料所需的属性。

“我们知道我们从什么开始以及最终得到什么，但我们还不知道中间会发生什么，”zur Loye说。“能够看到过程中发生的事情是中子所独有的。”

该研究是美国能源部能源前沿研究中心等级废物形式材料中心(CHWM)的一部分。CHWM的目标是开发能够储存更高浓度核废料的新材料，而不会让放射性物质渗入周围环境。实现这种平衡的一种方法是通过诸如SIM之类的分层材料，其由较大结构中包含的较小结构组成。该中心的研究人员研究了这些物质的不同变化，并为核废料储存建立了新的介质模型。

“我们的目标是制造新的核废料储存材料，以安全封存放射性核素，使它们不会进入供水或大气层，”Zur Loye说。“如果我们能够设计出能够提供额外安全边际的材料，我们可能会在未来数千年内提供安全的解决方案。”