Một dạng plutonium ổn định mới được phát hiện

Các quốc gia trên toàn cầu đang nỗ lực cải thiện sự an toàn của kho lưu trữ chất thải hạt nhân nhằm ngăn chặn việc phóng thích các hạt nhân phóng xạ ra môi trường. Plutonium, đã được chứng minh là được vận chuyển bởi nước ngầm từ các vị trí bị ô nhiễm hàng km dưới dạng chất keo được hình thành do tương tác với đất sét, oxit sắt hoặc chất hữu cơ tự nhiên. Một nhóm các nhà khoa học do HZDR dẫn đầu nghiên cứu hóa học của các loại thuốc tím trong điều kiện môi trường bằng cách tổng hợp các hợp chất đó, sau đó nghiên cứu hành vi điện tử và cấu trúc của chúng bằng phương pháp X-quang synchrotron tiên tiến về mặt lý thuyết cũng như về mặt lý thuyết.

Bài báo mới nhất của nhóm nghiên cứu quốc tế cho thấy một thí nghiệm dường như đã sai dẫn đến một bước đột phá: phát hiện ra một dạng plutoni ổn định mới.

Mọi chuyện bắt đầu khi Kristina Kvashnina, nhà vật lý từ HZDR và ​​có trụ sở tại ROBL ở Synchrotron châu Âu – ESRF (một chùm tia do HZDR sở hữu và vận hành) và nhóm của cô đang cố gắng tạo ra các hạt nano plutonium tại ROBL. Khi họ sử dụng tiền chất Pu (VI) thì họ nhận ra rằng một phản ứng kỳ lạ đã xảy ra trong quá trình hình thành các hạt nano plutonium dioxide. Kvashnina giải thích: “Mỗi lần chúng tôi tạo ra các hạt nano từ các tiền chất khác Pu (III), (IV) hoặc (V), phản ứng rất nhanh, nhưng ở đây chúng tôi đã quan sát thấy một hiện tượng kỳ lạ một nửa”. Cô nhận ra rằng đó phải là Pu (V), plutoni pentavalent mà là một dạng nguyên tố chưa từng thấy trước đây sau khi thực hiện thí nghiệm phát hiện huỳnh quang độ phân giải năng lượng cao (HERFD) ở cạnh Pu L3 tại ROBL.

Cách duy nhất để chắc chắn về sự tồn tại của hợp chất ngũ giác này là xác nhận nó bằng HERFD ở cạnh Pu M4. Sự lựa chọn chùm tia của nhóm nghiên cứu rất đơn giản: chùm tia ESRF-ID26, vì đó là nơi tốt nhất, liên quan đến cường độ và độ phân giải năng lượng, trong đó có thể thực hiện các nghiên cứu quang phổ hấp thụ tia X độ phân giải năng lượng cao ở năng lượng thấp. Thực tế thí nghiệm HER M4 cạnh Pu M4 đã được thực hiện lần đầu tiên tại ID26. Theo hiểu biết tốt nhất của họ, dữ liệu HERFD ở cạnh Pu M4 chưa bao giờ được báo cáo trong tài liệu và chưa bao giờ được khai thác. 

Các thí nghiệm đã xác nhận giả định ban đầu và sự lặp lại ba tháng sau đó thậm chí đã chứng minh tính ổn định lâu dài của pha .. Đồng thời, các nhà lý thuyết ở Thụy Điển đang bận rộn đưa ra dự đoán về các đặc điểm phổ của Pu M4 và các nhà lý thuyết từ ROBL xác định các loài của giai đoạn mới đó. Cuối cùng tất cả đã kết hợp với nhau và giai đoạn Pu (V) mới được xác nhận.

Nhiều nhà khoa học làm việc dựa trên dự đoán về những gì xảy ra với chất thải hạt nhân trong một triệu năm. Đó là một nhiệm vụ khó khăn và chỉ có thể dự đoán lý thuyết là có thể, nhưng sự tồn tại của pha rắn Pu (V) mới này, ổn định, sẽ phải được tính đến từ bây giờ. Chắc chắn, nó sẽ thay đổi về mặt lý thuyết.

Nguồn truyện:

Vật liệu được cung cấp bởi Cơ sở bức xạ Synchrotron châu Âu . Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa cho kiểu dáng và độ dài.

Tạp chí tham khảo :

1. Kristina Kvashnin Một pha rắn plutoni pentavalent siêu bền mới trên con đường từ dung dịch nước Pu (VI) đến hạt nano PuO2 . Phiên bản quốc tế Angewandte Chemie , 2019; DOI: 10.1002 / anie.201911637