Новая ловушка для радиоактивного йода

При работе атомных электростанций образуется большое количество радиоактивных отходов. Одним из таких отходов является радиоактивный йод – 129I, период полураспада которого составляет около 16 миллионов лет. Так как йод играет важную роль в обмене веществ человека, попадание 129I в окружающую среду весьма опасно. Исследователи из Национальной Лаборатории Аргонны разработали новый метод долговременного хранения радиоактивного 129I.

Десятилетиями для фиксации газообразного йода использовались частицы серебра, нанесенные на поверхность матрицы из минералов. Йод и серебро взаимодействуют с образованием нанокристаллов йодида серебра (AgI). Исследователи из Аргонны решили получить больше информации о микроструктуре йодида серебра, образующегося при фиксации йода.

fig1.gif Рис. 1. К мордениту, обозначенному синими сферами прививают крошечные частицы, генерирующие ионы серебра. Существующий подход к фиксации радиоактивного йода заключается в восстановлении Ag+ водородом до простого серебра, внедренного в морденит. При контакте с газообразным йодом (красные сферы) модифицированный серебром морденит образует на поверхности гамма-форму йодида серебра (γ-AgI), а в порах – альфа форму йодида серебра (α-AgI). (Рисунок из J. Am. Chem. Soc. 132, 8897 (2010). DOI:10.1021/ja103110y).

Для проведения исследования были получены образцы коммерчески доступных аналогов минерала морденита, представителя цеолитов – пористых минералов, широко применяющихся в качестве гетерогенных катализаторов, молекулярных фильтров, а также в хранении радиоактивных отходов.

Хотя модифицированный серебром морденит достаточно давно применяется для фиксации радиоактивного йода, по словам возглавлявшей исследования Карены Чепман (Karena Chapman), механизм этой фиксации так и не был изучен на молекулярном уровне. Чтобы определить, как происходит связывание йода Чепман с коллегами использовала метод анализа функций парного распределения [pair distribution function (PDF)]. Экспериментально метод PDF напоминает метод дифракции рентгеновских лучей на порошке, однако, в отличие от порошкового рентгена, метод PDF позволяет определять межатомное расстояние в кристаллических материалов, независимо от степени кристалличности и гомогенности образца.

Методом PDF было исследовано четыре образца морденита, модифицированного серебром. Два первых представляли собой комбинацию серебра и морденита, в первом образце содержались катионы серебра, в другом моны серебра были восстановлены водородом до Ag0. Третий и четвертый образец были аналогичны первому и второму с тем исключением, что подвергались обработке газообразный йодом, в результате чего на мордените образовывались нанокристаллы AgI. Сравнение данных, полученных методом PDF для содержащих и не содержащих йод композитов морденит-серебро, позволило получить информацию о частицах йодида серебра.

Были обнаружены два вида наночастиц йодида серебра, обладавших различными размерами, для каждого типа наночастиц была характерна своя, определенная кристаллическая фаза. Меньшие по размеру наночастицы йодида серебра, располагающиеся в порах морденита, состоят из альфа-кристаллической фазы йодида серебра (α-AgI), большие по размеру наночастицы, образующиеся на поверхности морденита представлены гамма-кристаллической фазой йодида серебра (γ-AgI).

По материалам:

Пожалуйста, оцените статью:
Ваша оценка: None Средняя: 4 (2 votes)
Источник(и):

1. chemport.ru