Физики открыли новую стабильную фазу плутония

Международная группа ученых во главе с Центром Гельмгольца Дрезден-Россендорф (HZDR) обнаружила новое соединение плутония с неожиданным пятивалентным окислением. В своих экспериментах исследователи использовали ускорительный комплекс ESRF, расположенный в Гренобле, Франция. Эта новая фаза плутония является твердой и стабильной и может быть переходной при хранении радиоактивных отходов. Результаты были опубликованы в Angewandte Chemie.

Сегодня ученые во многих странах прилагают все усилия, чтобы повысить безопасность при хранении ядерных отходов и не допустить выброса радиоактивных нуклидов в окружающую среду. Было доказано, что плутоний переносится подземными водами из загрязненных мест на несколько километров, который при взаимодействии с глиной, оксидами железа или природными органическими веществами образует коллоиды.

В ходе своего исследования ученые выяснили, что эксперимент, который, казалось, провалился, привел к прорывному открытию: новой стабильной формы плутония.

Все началось с того, что Кристина Квашнина и ее команда пытались создать наночастицы диоксида плутония (PuO2) с использованием различных его исходных форм. Когда ученые использовали четырехвалентный плутоний Pu (VI), они поняли, что во время образования наночастиц диоксида произошла странная реакция.

«Каждый раз, когда мы создаем наночастицы из других различных форм плутония Pu (III), (IV) или (V), реакция протекает очень быстро. Но здесь мы наблюдали странный процесс, который "завис" на полпути», - объясняет Квашнина. Исследователи пришли к выводу, что это должна быть новая форма плутония Pu (V).

Сначала физики не поверили своим глазам, поскольку до этого момента считалось, что стабильной фазы Pu (V) не существует. «Мы были в полном недоумении, но результаты были совершенно однозначны», - добавила Квашнина.

Последующие эксперименты подтвердили первоначальное предположение, а повторное исследование через три месяца даже продемонстрировало долговременную стабильность фазы.

Многие ученые работают над прогнозированием того, что происходит с ядерными отходами через миллионы лет. «Это трудная задача, и возможны только теоретические предсказания, но существование новой стабильной твердой фазы Pu (V) с этого момента необходимо будет принимать во внимание. Это, безусловно, изменит теоретические прогнозы поведения плутония в окружающей среде на протяжении миллионов лет», - заключила Квашнина.