Un institut de recherche russe a développé une méthode d'encapsulation des déchets nucléaires à l'aide de nanodiamants.

Des scientifiques de l'Institut de géochimie et de chimie analytique de l'Académie des sciences de Russie (GEOHI RAN) ont récemment annoncé qu'ils avaient pour la première fois proposé d'utiliser des nanodiamants synthétisés via une méthode explosive pour améliorer les performances de composites de minéraux-comme le magnésium-potassium-phosphate préparés à température ambiante pour la fixation et le confinement des déchets radioactifs. En ajoutant des nanodiamants aux composites MKF, les chercheurs ont réussi à réduire la porosité du matériau tout en améliorant simultanément sa résistance mécanique, sa conductivité thermique et sa résistance au lessivage des radionucléides. Les résultats de recherche pertinents ont été publiés dans la revue internationale *Journal of Composites Science*.

 

Les déchets nucléaires doivent être convertis en une matrice solide chimiquement et radiologiquement stable avant leur élimination finale afin d'éviter les fuites de radionucléides dans l'environnement. Les composites MKF sont un matériau prometteur pour solidifier les déchets nucléaires et ont déjà été validés au laboratoire GEOHI RAN.

 

Dans cette étude, les scientifiques ont proposé d'introduire des nanodiamants dans les composites MKF pour améliorer leurs performances. Les nanodiamants, avec leur grande surface et leurs propriétés de résistance aux radiations-et aux hautes-températures-, sont d'excellents adsorbants pour les nucléides radioactifs. L'équipe de recherche a d'abord utilisé des nanodiamants pour pré-adsorber les actinides (tels que le plutonium-239 et l'uranium-238) et les éléments de terres rares (par exemple l'europium) à partir de déchets radioactifs simulés, puis les a immobilisés dans une matrice MKF.

 

Svetlana Fimina, chercheuse principale et docteur en chimie au laboratoire de radiochimie GEOKI RAN, a commenté : « Cette recherche, financée par la Fondation scientifique russe (projet n°. 24-13-00430), utilise des nanodiamants pour pré-adsorber les actinides et les produits de fission avant de les solidifier en matériaux composites MKF. Il s'agit d'une nouvelle méthode prometteuse pour améliorer la sécurité du stockage géologique des déchets nucléaires. Les résultats démontrent l'impact positif global des nanodiamants explosifs sur le propriétés physicochimiques des matériaux composites MKF. Ce matériau composite améliore considérablement la résistance à la lixiviation des radionucléides, réduisant les taux de lixiviation du plutonium-239, de l'uranium 238 et de l'europium de 3 à 8 fois par rapport au matériau MKF d'origine. Cette amélioration est principalement attribuée à la pré-adsorption des radionucléides par les nanodiamants et à leur rétention stabilisante au sein du matériau.

 

Il est entendu que l'élimination en toute sécurité des déchets contenant des-radionucléides à vie longue constitue l'un des principaux défis de l'utilisation de l'énergie nucléaire. Les matériaux de magnésium-potassium-phosphate, en raison de leurs excellentes propriétés de solidification, sont fréquemment étudiés pour la solidification et la récupération des ressources des déchets nucléaires, en particulier pour encapsuler des éléments radioactifs dans une matrice stable de magnésium-phosphate de potassium afin de réduire leur migration et leur contamination. Par exemple, le ciment au phosphate de magnésium-potassium peut être utilisé pour solidifier les déchets liquides ou les résidus nucléaires, permettant ainsi de réduire et de stabiliser le volume des déchets. Cependant, le processus lui-même implique des réactions chimiques complexes et un traitement radioactif, nécessitant des technologies efficaces de gestion des déchets.