Природный реактор раскрыл тайны хранения ядерных отходов на протяжении миллиардов лет

Человечество сооружает огромные хранилища ядерных отходов. Но никто не знает в точности, во что они превратятся через миллиарды лет.

Фото Global Look Press.

Образец урановой руды из природного реактора в Окло. Стрелками выделены скопления цезия и бария. Снимок электронного микроскопа.

Фото PNAS.

Учёные исследовали природный ядерный реактор в Окло с целью узнать, что произошло с продуктами деления урана за два миллиарда лет. Полученные данные могут лечь в основу новых способов хранения опасного радиоактивного цезия. Достижение описано в научной статье, опубликованной в журнале PNAS группой во главе с Ольгой Правдивцевой (Olga Pravdivtseva) из Университета имени Вашингтона в Сент-Луисе.

Учёные тщательно продумывают способы хранения ядерных отходов. Но у них нет возможности поставить прямой эксперимент и узнать, что произойдёт с этими хранилищами за миллиарды лет. Однако такой опыт поставила сама природа, запустив около двух миллиардов лет назад реактор в Окло (Габон). В нём, как и на современных атомных станциях, делился уран-235.

Исследователи взяли образцы грунта и определили их химический и изотопный состав. Так они воссоздали историю ядерных и химических реакций в этом уникальном природном объекте. Особенно их интересовала судьба цезия-137. Напомним, что этот опасный изотоп был выброшен в окружающую среду авариями на Чернобыльской АЭС и в Фукусиме.

Авторы обнаружили среди своих проб образец, рекордно обеднённый ураном-235 по сравнению с ураном-238 (среди всех известных геологам). Это означало, что он был извлечён из наиболее активной зоны былого реактора. На это же указывает экстремальное содержание в образце продуктов деления урана-235: изотопов самария, европия и гадолиния.

Образец урановой руды из природного реактора в Окло. Стрелками выделены скопления цезия и бария. Снимок электронного микроскопа.

Исследователи обнаружили, что большая часть радиоактивных изотопов цезия и бария, в том числе и цезий-137, уже в первые пять лет после прекращения реакций были прочно химически связаны. Поглотителем послужил химический агрегат из чистого металлического рутения и его сульфида. Эта ловушка оказалась настолько надёжной, что до сих пор сохраняет "на привязи" радиоактивные атомы и продукты их распада, несмотря на прошедшие миллиарды лет и заметную сейсмическую активность в регионе.

Правда, напрямую применить этот трюк для хранения промышленных ядерных отходов, к сожалению, не удастся. Рутений – слишком дорогой химический элемент, чтобы делать из него поглотители. Однако авторы надеются подробнее изучить химические свойства естественной ловушки и создать нечто подобное из более дешёвых материалов.

Напомним, что "Вести.Наука" (nauka.vesti.ru) ранее писали о том, как химики научились выделять из ядерных отходов америций и делать из них "алмазные батарейки". Не прошли мы мимо и природного реактора в Окло, рассказав, как подобные структуры могли способствовать появлению первой ДНК.