Un equipo internacional de científicos, dirigido por Helmholtz Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR), he encontrado un nuevo compuesto de plutonio con un inesperado, estado de oxidación pentavalente, utilizando el ESRF, el sincrotrón europeo, Grenoble, Francia. Esta nueva fase del plutonio es sólida y estable, y puede ser una fase transitoria en los depósitos de desechos radiactivos. Los resultados se publican esta semana en Angewandte Chemie como un artículo muy importante (VIP).

Los países de todo el mundo están haciendo esfuerzos para mejorar la seguridad del almacenamiento de desechos nucleares a fin de evitar la liberación de nucleidos radiactivos al medio ambiente. Plutonio, ha demostrado ser transportado por aguas subterráneas desde sitios contaminados durante kilómetros en forma de coloides, que se forman por interacción con la arcilla, óxidos de hierro o materia orgánica natural. Un equipo de científicos dirigido por HZDR estudia la química de los actínidos en condiciones ambientalmente relevantes, sintetizando dichos compuestos, y luego estudiar su comportamiento electrónico y estructural tanto con métodos avanzados de rayos X de sincrotrón de forma experimental como teórica.

El último artículo del equipo internacional muestra cómo un experimento que aparentemente salió mal conduce a un gran avance:el descubrimiento de una nueva forma estable de plutonio.

Todo comenzó cuando Kristina Kvashnina, físico de HZDR y con base en la línea de luz ROBL en el Sincrotrón Europeo — ESRF (una línea de luz propiedad y operada por el HZDR), y su equipo estaban tratando de crear nanopartículas de dióxido de plutonio utilizando diferentes precursores para ser estudiados en ROBL. Cuando usaron el precursor Pu (VI), se dieron cuenta de que tuvo lugar una extraña reacción durante la formación de las nanopartículas de dióxido de plutonio. "Cada vez que creamos nanopartículas a partir de los otros precursores Pu (III), (IV) o (V) la reacción es muy rápida, pero aquí observamos un extraño fenómeno a mitad de camino, "explica Kvashnina. Ella pensó que debía ser Pu (V), plutonio pentavalente, una forma nunca antes observada del elemento, después de hacer un experimento de detección de fluorescencia de resolución de alta energía (HERFD) en el borde Pu L3 en ROBL.

"¡Una fase estable de Pu (V)! - no, Es imposible, no existe la síntesis debe haber salido mal, "dijo el equipo de químicos, de la Universidad Estatal de Moscú cuando miraron los datos. "Los químicos estaban completamente incrédulos, pero los resultados fueron bastante claros, ", Añade Kvashnina.

La única forma de estar seguro de la existencia de este compuesto pentavalente sería confirmarlo usando HERFD en el borde Pu M4. Kvashnina explica:"Nuestra elección de la línea de luz fue sencilla:la línea de luz ESRF-ID26, ya que es el mejor lugar, en cuanto a la intensidad y resolución energética, donde se pueden realizar estudios de espectroscopía de absorción de rayos X de alta resolución de energía a bajas energías. De hecho, el experimento Pu M4 edge HERFD se realizó en ID26 por primera vez. A lo mejor de nuestro conocimiento, Los datos de HERFD en el borde Pu M4 nunca se han informado en la literatura y nunca han sido explotados ".

Los experimentos confirmaron la suposición inicial, y una repetición tres meses después incluso demostró la estabilidad a largo plazo de la fase. Al mismo tiempo, los teóricos de Suecia estaban ocupados elaborando predicciones de las características espectrales del borde Pu M4, y los teóricos de ROBL identificaron las especies de esa nueva fase. Al final todo encajó y se confirmó la nueva fase Pu (V).

Muchos científicos trabajan en la predicción de lo que sucede con los desechos nucleares en millones de años. "Es una tarea difícil y solo las predicciones teóricas son posibles, pero la existencia de esta nueva fase sólida Pu (V), que es estable, habrá que tenerlo en cuenta a partir de ahora. Cambiará, con seguridad, las predicciones teóricas del comportamiento del plutonio en el medio ambiente durante un período de millones de años, "concluye Kvashnina.