Группа ученых, финансируемая Управлением по атомной энергии Министерства энергетики США, разработала новый материал, способный удалять радиоактивные материалы из отработанного ядерного топлива.

В будущем металл-органические структуры (MOF) смогут эффективно удалять летучие радиоактивные газы из отработанного ядерного топлива и таким образом сделают ядерную энергетику более безопасной и экологически чистой.

Кроме того, появится возможность очищать от радиоактивных материалов аварийные ядерные реакторы.

Отработанное ядерное топливо может перерабатываться с целью восстановления расщепляющихся материалов и создания свежего топлива для атомных электростанций. Такие страны, как Франция, Россия и Индия, активно занимаются подобной переработкой, которая, к тому же, уменьшает объем высокоактивных отходов.

Американским ученым удалось разработать технологию разделения отработанного топлива, которая позволяет значительно увеличить качество переработки и уменьшить количество отходов.

Одной из основных проблем переработки является удаление и изоляция радиоактивных компонентов, которые не могут повторно использоваться в качестве топлива. Команда ученых сосредоточила внимание на удалении йода, изотопы которого имеют огромный период полураспада – 16 миллионов лет.

Исследователи изучили различные известные материалы, в том числе серебряный цеолит – кристаллический, пористый минерал с большой площадью поверхности и высокой механической, термической и химической стабильностью. Особая структура цеолита при добавлении серебра позволяет захватить и удалить радиоактивный йод из отработанного ядерного топлива.

Однако серебро стоит дорого и само по себе загрязняет окружающую среду, поэтому ученые попытались создать материал, работающий как цеолит, но без серебра. В итоге была создана металл-органическая структуры, названная ZIF-8.

MOF является кристаллическим пористым материалом, в котором металлический центр связан с органическими молекулами в процессе химического синтеза. Белый порошок MOF изготавливается из относительно дешевых коммерчески доступных веществ, позволяет эффективно удалять радиоактивный йод и помещать его в стеклянные контейнеры для долговременного хранения.