В планах США по захоронению отработанного ядерного топлива нашли слабое звено

ТАСС, 28 января. Капсулы из стекла, керамики и стали, в которых правительство США планирует захоронить отработанное ядерное топливо, оказались уязвимы к коррозии. Она действует на эти емкости значительно быстрее, чем считалось ранее. Исследование опубликовал научный журнал Nature Materials.

"В прошлом все эти компоненты оболочек для хранения отработанного ядерного топлива тестировались по отдельности. В реальности они будут контактировать друг с другом. В таких условиях сталь начнет очень быстро разрушаться, что породит сверхагрессивную среду, которая будет разрушать и другие материалы капсулы", – рассказ об исследовании один из его авторов, химик из Университета штата Огайо (США) Сяолей Гу.

В отличие от многих других ядерных держав, США не планируют перерабатывать отработанное ядерное топливо и повторно использовать его для выработки электроэнергии и других практически полезных целей. Подобные же соображения касаются компонентов ядерного оружия, срок годности которых истек. На их долю приходится значительная часть подобных радионуклидов.

В 2002 году Конгресс США решил, что все подобные радиоактивные вещества нужно перевезит в специальный могильник, который будет создан в толще горных пород на полигоне Юкка-Маунтин в штате Невада. На его территории планировалось захоронить около 70 тыс. тонн отработанного ядерного топлива и прочих радиоактивных материалов.

Эти планы вызвали множество протестов как среди экоактивистов, так и среди ученых, местных политиков и представителей Конгресса. Из-за этого в течение следующих 18 лет проект много раз замораживался и возрождался. Строительство могильника так и не началось, из-за чего это топливо и компоненты боезарядов сейчас хранятся на АЭС и военных сооружениях в стальных и бетонных цилиндрах.

Ржавеющая сталь

Одним из главных камней преткновения в этом вопросе выступали капсулы, в которых планировалось хранить радионуклиды. Изначально разработчики Юкка-Маунтин создавали их из расчета на то, что они будут оставаться полностью герметичными примерно 10 тыс. лет. Этот срок раскритиковали активисты и ученые. Они порекомендовали создателям хранилища расширить гарантийный срок до миллиона лет.

Продуктом всех этих дискуссий стали планы по созданию "вечных" капсул, которые состояли бы из нескольких слоев керамики, стекла и нержавеющей стали. Эти емкости, как утверждали их создатели, должны были удерживать в себе стеклообразный сплав из урана и прочих радионуклидов на протяжении всего гарантийного срока с минимальными утечками.

Сяолей Гу и его команда проверили, так ли это на самом деле. Они изготовили несколько муляжей стекла, в которое будет запечатано отработанное топливо, и проследили за тем, как заполненные им капсулы будут реагировать на хранение в условиях, которые похожи на условия шахт Юкка-Маунтин.

К удивлению ученых, эти опыты показали, что сосуды из стекла, керамики и стали очень быстро разрушались даже без радиоактивных материалов. Для этого достаточно было поместить их в горячий рассол и воздушную среду, где почти не было кислорода.

Сверхбыстрая коррозия капсул, как отмечают ученые, была связана с тем, что атомы железа очень активно взаимодействовали с хлором из рассола, а также с кремнием и другими компонентами стекла и керамики. Процесс их взаимного разрушения изначально шел достаточно медленно, однако он быстро ускорялся по мере того, как в растворе накапливались ионы железа, хрома, никеля и молибдена.

Все это, как считает Гу, говорит о том, что нержавеющую сталь стоит заменить на какой-то другой материал, который не будет вступать в реакции с водой и кремнием и приводить к разрушению внутреннего содержимого подобных контейнеров, или же найти способ защитить их от действия воды на протяжении нескольких сотен тысяч лет.