Металоорганічні каркаси поглинають радіоактивний йод, Атомна енергія 2
Пористий матеріал, здатний поглинути до 125% молекулярного йоду по відношенню до власної маси, дозволить очищати навколишнє середовище від радіоактивного йоду.
Дослідники зі США продемонстрували, щоновий матеріал може виявитися корисним для уловлювання радіоактивного йоду, викиди якого відбуваються при повторній обробці ядерного палива, а також можуть запобігти випадковому попаданню радіоактивного йоду в навколишнє середовище, як, наприклад, це сталося в початку цього року внаслідок аварії АЕС Фукусіма.
Новий матеріал являє собою металоорганічну каркасну структуру (metal-organic framework (MOF)), високопористий матеріал зі значною площею внутрішньої поверхні, ідеальний для адсорбції великих обсягів газу. Тіна Ненофф (Tina Nenoff) з колегами показала, що MOF, відомий як цеолітна імідазолятна каркасна структура-8 [zeolitic imidazolate framework-8 (ZIF-8)], може використовуватися для незворотного уловлювання великих обсягів йоду.
Радіоактивні ізотопи йоду є однією з найбільш значущих проблем, пов'язаних з ядерною енергетикою, оскільки через здатність йоду виганяти, його радіонукліди можуть переходити в газоподібний стан і потрапляти в атмосферу. Період напіврозпаду нукліду 129 I характеризується періодом напіврозпаду 1.57×10 7 років, тоді як 131 I період напіврозпаду становить 8 днів.
Ненофф заявляє, що матеріали, які нині використовуються для уловлювання радіоактивного йоду, можуть поглинути лише невелику кількість парів йоду.
Ненофф продемонструвала, що ZIF-8 може поглинати і утримувати до 125% йоду від своєї маси, що на порядок вище можливостей, що застосовуються в даний час.час для адсорбції радіоактивного йоду цеолітів
Вибір дослідників впав на ZIF-8, так як діаметр пір у цій металоорганічної каркасної структури становить 3,4 Ангстрем, такий розмір цілком достатній для дифузії йоду всередину координаційної губки.
При цьому міцність зв'язування йоду з ZIF-8 така велика, що «видавити» йод з губки вдається тільки за допомогою нагрівання до 575K.
Та обставина, що каркасний матеріал здатний зв'язувати йод при порівняно помірному нагріванні, дуже важлива – дослідники продемонстрували, що після адсорбції йоду ZIF-8 можуть бути інкорпоровані в склоподібні матеріали з низькою температурою спікання, що дозволяє провести вже постійну іммобілізацію йоду в гомогенному твердому матеріалі. подальшого довготривалого зберігання.
Щоб переконатися у можливості реального практичного застосування ZIF-8, Ненофф поєдналася з колегами з Національної лабораторії Оак Рідж, де передбачається провести польові випробування металокаркасної структури як адсорбент радіоактивного йоду, що утворюється при регенерації ядерного палива. Також дослідники планують вивчити особливості хімічного зв'язування молекули йоду з порами ZIF-8 та синтезувати нові металоорганічні каркасні структури.
Лу Венс (Lou Vance) з Австралійського Центру Ядерних досліджень зазначає, що робота Ненофф є корисною розробкою - ZIF-8 відрізняється відмінною адсорбційною ємністю по відношенню до йоду. Можливо, що ZIF-8 можна буде використовувати для короткочасної (кілька місяців) фіксації короткоживучого 131 I, після розпаду йоду до нукліду 131 Xe матеріал може бути використаний повторно. Проте, додає дослідник із Австралії, радіоактивний йод – лише мала проблема, що виникаєу зв'язку з необхідністю утилізації та зберігання радіоактивних відходів.