С расширением использования атомной энергетики обостряется проблема захоронения отработанного топлива. По словам сотрудницы МГУ, несмотря на множество систем защиты, используемых в хранилищах радиоактивных отходов, необходимо понимание поведения радионуклидов в природных средах на случай нештатных ситуаций. К наиболее опасным среди них относят плутоний, однако его изучение сложно осуществимо даже в лабораторных условиях ввиду необходимости соблюдения особых мер безопасности из-за нестабильности.
В новом исследовании сотрудники МГУ поставили цель изучить поведение в природной среде церия, как элемента, сходного по химическим свойствам с плутонием, но более стабильного и также встречающегося в естественных условиях. Известно, что распространение его соединений в компонентах природной среды зависит от заряда катиона (Ce3+ и Ce4+), так как он определяет их растворимость и сорбцию минералами. Была рассмотрена сорбция соединений церия анатазом, бернесситом и гетитом, а также произведена попытка определения их состава методом рентгеновской абсорбционной спектроскопии высокого разрешения.
По результатам установлено, что степень окисления церия и состав его соединений изменяются при взаимодействии только с бернесситом. Соединение оказалось наиболее близким по спектрам к оксиду церия 4, но не полностью совпало с ним. Поэтому для точного его определения исследователи прибегли к квантово-химическим расчетам путем моделирования структур соединений и измерения их спектров.
В дальнейшем ученые планируют исследовать другие радионуклиды и расширить перечень минералов, а также установить зависимость состава соединений и сорбции от pH, концентрации ионов и прочих условий. Эта информация позволит прогнозировать миграцию радиоактивных изотопов.
