27.01.2012

Солёная вода способствует коррозии ядерного топлива

Борясь с последствиями катастрофического цунами, случившегося в прошлом марте, Японии пришлось в пожарном порядке начать использование морской воды для охлаждения ядерного топлива поврежденного реактора Фукусима-Дайчи. И на тот момент это решение казалось единственно верным или по крайней мере совершенно безальтернативным. Допустить взрыв реактора и последующее заражение не хотел никто.

Но, как удалось выяснить группе учёных под руководством профессора Александры Навротской из Калифорнийского университета в Дэвисе (США), использование солёной воды могло привести к коррозии радиоактивного топлива, в результате чего стабильные в водной среде урановые соединения могли быть разнесены на значительные расстояния от места аварии.

Прежде этот феномен никогда не принимался к рассмотрению, и до сих пор точно неизвестно, насколько увеличится скорость коррозии ядерного топлива при наличии солёной воды. Вообще говоря, уран внутри топливных элементов находится в форме, которую можно считать совершенно не растворимой в воде. Но всё меняется в случае окисления урана до четырехвалентного состояния, и этот процесс серьёзно ускоряется самим ураном, излучение которого способствует быстрому окислению воды в пероксид водорода; последний в свою очередь окисляет уран. При этом происходит образование сферических пероксидных кластеров урана, внешне напоминающих углеродные фуллерены, которые обычно весьма нестабильны и разрушаются, что приводит к быстрому осаждению урана и ограниченности радиоактивного загрязнения.

Увы, выяснилось, что ситуация меняется к худшему в присутствии имеющихся в солёной воде ионов щелочных металлов, таких как калий и натрий. В этом случае стабильность урановых пероксидных кластеров резко повышается, и они получают возможность переноситься на значительные расстояния (и вообще существовать в неизменном виде, даже без окислителя). И хотя пока ещё нет точных данных о том, как долго урановые кластеры способны выжить в окружающей среде, прежде чем уран осядет на дно океана, речь может идти о годах...

Результаты работы опубликованы в январском номере журнала Proceedings of the Natural Academy of Science.

Роман Иванов

Источники:

1. КОМПЬЮЛЕНТА