对铀化学的新认识有助于放射性废物的地质处置

时间:2020-01-11 19:36 来源:seo 作者:杏鑫 点击量:

对铀化学的新认识有助于放射性废物的地质处置

一篇将于2019年12月16日发表的新论文,为我们对铀生物地球化学的理解提供了一个重要的新视角,并可能有助于英国的核遗产。

由曼彻斯特大学的一个研究小组,钻石光源和放射性废物管理,工作第一次表明如何铀形成uranium-sulfur复杂条件下一般环境和如何将这种化合物中发现的一个重要中介铀固定。发表于《环境科学》杂志技术方面,该论文被称为“环境相关的氧化铁(oxyhydr)氧化物硫化过程中U(VI)-过硫化物络合物的形成”。

对铀化学的新认识有助于放射性废物的地质处置

凯瑟琳·莫里斯教授是曼彻斯特大学科学与工程学院研究设施的副院长,同时也是位于Radwaste处置的BNFL研究中心的研究主任,她解释了为什么重新创建和研究这些化学复合物对于理解和处理放射性废物非常重要。她解释说:为了能够预测铀在地质处置过程中的行为,我们需要考虑到它可能与地面发生的其他过程相互作用。这些所谓的生物地球化学反应通常是溶解的化学物质、矿物表面和微生物之间的一套复杂的相互作用。”

最近的这项研究是研究人员首次证明,在代表深层地下环境的条件下可以形成铀-硫化物复合物。然后,这种复合物进一步转化为高度不动的氧化铀纳米颗粒。

在实验中,研究人员研究了铀在铁素体表面的情况,铁素体是一种广泛存在于环境中的矿物。研究人员使用了一种叫做x射线吸收光谱(XAS)的基于x射线的方法来研究英国国家同步加速器钻石光源的样品。XAS数据结合计算模型显示,在硫化反应过程中,在生物地球化学过程中形成了一个短寿命的新型U(VI)-过硫化物络合物。

对铀化学的新认识有助于放射性废物的地质处置

山姆·肖教授,曼彻斯特大学环境矿物学教授;“将同步加速器光束照射到样本上,会导致样本中的铀释放出x射线。通过分析来自样本的x射线信号,我们的团队能够确定铀的化学形式,以及它与其他元素的结合。为了进一步验证铀硫络合物形成途径的理论,我们的团队还进行了计算机模拟,以得出哪一种络合物更有可能形成。这是第一次观察到这种形式的铀在水条件下,并提供了新的见解,铀如何表现在环境中硫化物的存在。这项工作

展示了我们对这些复杂系统的深刻理解,这些知识将有助于加强地质处置设施中放射性废物的管理工作。

曼彻斯特大学环境放射化学博士后Luke Townsend博士在他的博士论文中进行了这项研究,他补充道:

“当试图在实验室中模拟环境过程时,通过如此复杂的实验来产生准确、高质量、可重复的科学是一个挑战,同时也要保持与地理处置环境的相关性。”然而,获得这些令人兴奋的结果,使得我和我的团队在曼彻斯特实验室和Diamond的beamline上的所有努力和对项目的承诺都是完全值得的。”

XAS的测量是由研究人员在钻石的束线I20和B18上进行的,他们采用了模拟地下深处生物地球化学过程的高控制硫化实验。这与地球化学分析和计算模型相结合,以跟踪和了解铀的行为。

Diamond的物理科学主管Laurent Chapon总结道:“这是钻石的最新分析工具如何使科学家能够遵循复杂的过程并帮助他们应对21世纪的挑战的另一个例子。在这种情况下,我们的beamlines让用户能够真正了解这个新的铀-硫复合体的环境相关性,这有助于我们理解地质处置。”

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