放射性废物可以固定在玻璃上数百万年吗？

你如何处理几百万年来放射性的核废料，防止它对人类和环境造成伤害?

这并不容易，但罗格斯研究员Ashutosh Goel已经发现了将这种废物 - 几十年核武器生产的分支 - 固定在玻璃和陶瓷中的方法。

Goel是材料科学与工程系的助理教授，是室温下将放射性碘固定在陶瓷中的新方法的主要发明者。他还是六个与玻璃相关的研究项目的首席研究员(PI)或联合PI，共计634万美元的联邦和私人资金，其中33.35亿美元用于罗格斯大学。

“玻璃是固定放射性废物的理想材料，具有出色的化学耐久性，”在工程学院工作的Goel说。开发固定碘-129的方法尤其麻烦，对于其在地下地质构造中的安全储存和处置至关重要。

根据美国环境保护署的数据，碘-129的半衰期为1570万年，并且可以在空气和水中快速分散。如果将其释放到环境中，碘会持续数百万年。碘靶向甲状腺，可增加患癌症的机会。

Goel的主要资助者之一是美国能源部(DOE)，该部门负责监管45年生产核武器之后世界上最大的核清理之一。美国能源部表示，这个国家武器综合体曾经拥有16个主要设施，覆盖了大量的爱达荷州，内华达州，南卡罗来纳州，田纳西州和华盛顿州。

该机构表示，位于华盛顿东南部的汉福德工厂是哥伦比亚河附近9座核反应堆生产的2000多万块铀金属燃料，是其最大的清理挑战。

汉福德工厂从反应堆处理了110,000吨燃料。大约5600万加仑的放射性废物 - 足以填满100多万个浴缸 - 进入了177个大型地下储罐。美国能源部表示，多达67辆坦克 - 超过三分之一 - 被认为已经泄漏。液体已经从67个罐中抽出，留下大部分干燥的固体。

汉福德清理工作于1989年开始，十年后开始建造用于液体放射性废物的废物处理厂，超过五分之三完成。

“我们在这里谈论的是高度复杂的多组分放射性废物，它几乎包含了周期表中的所有内容，”Goel说。“我们关注的是地下，必须固定不动。”

Goel是印度北部旁遮普邦人，2009年获得葡萄牙阿威罗大学的眼镜和玻璃陶瓷博士学位，并在那里担任博士后研究员。他于2011年和2012年在太平洋西北国家实验室担任“玻璃科学家”，之后在印度Sterlite技术有限公司担任高级科学家，之后于2014年1月加入罗格斯大学。

他领导或共同领导的六个项目由美国能源部保护办公室，国家科学基金会和康宁公司资助，并与华盛顿州立大学，北德克萨斯大学和太平洋西北国家实验室的合作者共同资助。

他的一项发明涉及大量生产化学耐用的磷灰石矿物或玻璃，以在不使用高温的情况下固定碘。第二项创新是从碘化银颗粒中合成磷灰石矿物。他还在研究如何将钠和氧化铝固定在高水平放射性废物中的硼硅酸盐玻璃中，以抵抗结晶。

Goel说，在汉福德工厂，用放射性废物制作玻璃有望在2022年或2023年左右开始，“到那时我们的研究意义将更加明显。”

该研究最终可能有助于找到安全处理现在储存在商业核电厂的高放射性乏核燃料的方法。

“这取决于它的构成，它的复杂程度和含义，”Goel说。“如果我们知道从那些工厂出来的核废料的化学成分，我们肯定可以解决它。”