Un nuevo artículo que se publicará el 16 de diciembre proporciona una nueva perspectiva significativa sobre nuestra comprensión de la biogeoquímica del uranio y podría ayudar con el legado nuclear del Reino Unido.

Realizado por un equipo de investigadores de la Universidad de Manchester, Fuente de luz de diamante y gestión de residuos radiactivos, su trabajo muestra por primera vez cómo el uranio forma un complejo de uranio-azufre en condiciones que generalmente se encuentran en el medio ambiente y cómo este compuesto puede ser un intermediario importante en la inmovilización del uranio. Publicado en Ciencia y tecnología ambiental , el artículo se llama "Formación de un complejo de U (VI) -persulfuro durante la sulfuración ambientalmente relevante de óxidos de (oxihidr) hierro".

Profesora Katherine Morris, decano asociado de instalaciones de investigación en la Facultad de Ciencias e Ingeniería, La Universidad de Manchester y el director de investigación del Centro de Investigación BNFL en Eliminación de Residuos Radiactivos explica por qué la recreación y el estudio de estos complejos químicos es muy importante para comprender y tratar los desechos radiactivos:"Para poder predecir el comportamiento del uranio durante la eliminación geológica, debemos tener en cuenta que puede haber interactuado con otros procesos que tienen lugar en el suelo. Estas llamadas reacciones biogeoquímicas son a menudo un conjunto complejo de interacciones entre especies químicas disueltas, superficies minerales, y microorganismos ".

El estudio reciente es la primera vez que los investigadores han demostrado que se puede formar un complejo de sulfuro de uranio en condiciones representativas de un entorno subterráneo profundo. Este complejo luego se transforma en nanopartículas de óxido de uranio altamente inmóviles.

En el experimento, los investigadores estudiaron el uranio cuando se encuentra en la superficie del mineral ferrihidrita, que es un mineral muy extendido en el medio ambiente. Los investigadores utilizaron un método basado en rayos X llamado espectroscopia de absorción de rayos X (XAS) para estudiar las muestras en Diamond Light Source, Sincrotrón nacional del Reino Unido. Los datos XAS, en combinación con el modelado computacional, mostró que durante la reacción de sulfuración, un complejo de sulfuro de U (VI) novedoso y de corta duración formado durante este proceso biogeoquímico.

Profesor Sam Shaw, co-investigador y profesor de mineralogía ambiental en la Universidad de Manchester; "Al hacer brillar el haz de sincrotrón sobre la muestra, el uranio del interior emitirá rayos X. Al analizar la señal de rayos X de las muestras, nuestro equipo pudo determinar la forma química del uranio, ya qué otros elementos está ligado. Para validar aún más la teoría sobre la vía de formación de los complejos de uranio-azufre, Nuestro equipo también realizó simulaciones por computadora para concluir qué tipo de complejo es más probable que se forme. Esta es la primera observación de esta forma de uranio en condiciones acuosas, y proporciona nuevos conocimientos sobre cómo se comporta el uranio en entornos donde hay presencia de sulfuro. Este trabajo demuestra el profundo conocimiento que podemos desarrollar de estos complejos sistemas y este conocimiento ayudará a respaldar los esfuerzos para gestionar los desechos radiactivos en una instalación de eliminación geológica ".

Dr. Luke Townsend, becario postdoctoral en radioquímica ambiental en la Universidad de Manchester, quien realizó esta investigación como parte de su doctorado, agrega además, "Al intentar imitar los procesos ambientales en el laboratorio, es un desafío producir con precisión alta calidad, ciencia reproducible con experimentos tan complejos, al mismo tiempo que mantiene la relevancia para el entorno de geodisposición. Sin embargo, La obtención de resultados emocionantes como estos hace que todo el trabajo duro y el compromiso con el proyecto por mi parte y el grupo, tanto en nuestros laboratorios en Manchester como en las líneas de luz en Diamond, completamente valioso ".

Las mediciones XAS se realizaron en Diamond en las líneas de luz I20 y B18 por los investigadores que utilizaron experimentos de sulfuración altamente controlados que imitan los procesos biogeoquímicos en el entorno subterráneo profundo. Esto se combinó con análisis geoquímicos y modelos computacionales para rastrear y comprender el comportamiento del uranio.

Director de ciencias físicas en Diamond, Laurent Chapon, concluye, "Este es otro ejemplo de cómo las herramientas analíticas de última generación de Diamond permiten a los científicos seguir procesos complejos y ayudarlos a abordar los desafíos del siglo XXI. En este caso, Nuestras líneas de luz permitieron a los usuarios obtener una visión real de la relevancia ambiental de este nuevo complejo de uranio y azufre. que alimenta nuestra comprensión de la disposición geológica ".