Los materiales que Estados Unidos y otros países planean usar para almacenar desechos nucleares de alto nivel probablemente se degradarán más rápido de lo que nadie sabía anteriormente debido a la forma en que interactúan esos materiales. muestra una nueva investigación.

Los resultados, publicado hoy en la revista Materiales de la naturaleza , mostrar que la corrosión de los materiales de almacenamiento de desechos nucleares se acelera debido a cambios en la química de la solución de desechos nucleares, y por la forma en que los materiales interactúan entre sí.

"Esto indica que los modelos actuales pueden no ser suficientes para mantener estos residuos almacenados de forma segura, "dijo Xiaolei Guo, autor principal del estudio y subdirector del Centro de Desempeño y Diseño de Formas y Contenedores de Desechos Nucleares del Estado de Ohio, parte de la Facultad de Ingeniería de la universidad. "Y muestra que necesitamos desarrollar un nuevo modelo para almacenar desechos nucleares".

La investigación del equipo se centró en materiales de almacenamiento para desechos nucleares de alto nivel, principalmente desechos de defensa, el legado de la producción de armas nucleares en el pasado. Los desechos son altamente radiactivos. Si bien algunos tipos de desechos tienen una vida media de aproximadamente 30 años, otros, por ejemplo, plutonio:tiene una vida media que puede ser de decenas de miles de años. La vida media de un elemento radiactivo es el tiempo necesario para que la mitad del material se descomponga.

Los Estados Unidos actualmente no tienen un sitio de eliminación de esos desechos; según la Oficina de Responsabilidad General de EE. UU., normalmente se almacena cerca de las plantas donde se produce. Se ha propuesto un sitio permanente para Yucca Mountain en Nevada, aunque los planes se han estancado. Países de todo el mundo han debatido sobre la mejor forma de abordar los desechos nucleares; sólo uno, Finlandia, ha comenzado la construcción de un depósito a largo plazo para desechos nucleares de alta actividad.

Pero el plan a largo plazo para la eliminación y el almacenamiento de desechos de defensa de alto nivel en todo el mundo es prácticamente el mismo. Implica mezclar los desechos nucleares con otros materiales para formar vidrio o cerámica, y luego encerrar esos trozos de vidrio o cerámica, ahora radiactivos, dentro de botes metálicos. Luego, los botes se enterrarían a gran profundidad en un depósito para aislarlos.

En este estudio, los investigadores encontraron que cuando se exponen a un ambiente acuoso, el vidrio y la cerámica interactúan con el acero inoxidable para acelerar la corrosión, especialmente de los materiales de vidrio y cerámica que contienen desechos nucleares.

El estudio midió cualitativamente la diferencia entre la corrosión acelerada y la corrosión natural de los materiales de almacenamiento. Guo lo llamó "severo".

"En el escenario de la vida real, las formas de desechos de vidrio o cerámica estarían en estrecho contacto con botes de acero inoxidable. En condiciones específicas, la corrosión del acero inoxidable se volverá loca, ", dijo." Crea un ambiente súper agresivo que puede corroer los materiales circundantes ".

Para analizar la corrosión, el equipo de investigación presionó "formas de desecho" de vidrio o cerámica (las formas en las que se encapsulan los desechos nucleares) contra el acero inoxidable y las sumergió en soluciones por hasta 30 días, en condiciones que simulan las de Yucca Mountain, el repositorio de desechos nucleares propuesto.

Esos experimentos mostraron que cuando el vidrio y el acero inoxidable se presionan uno contra el otro, La corrosión del acero inoxidable era "severa" y "localizada, "según el estudio. Los investigadores también notaron grietas y una mayor corrosión en las partes del vidrio que habían estado en contacto con el acero inoxidable.

Parte del problema radica en la tabla periódica. El acero inoxidable está hecho principalmente de hierro mezclado con otros elementos, incluyendo níquel y cromo. El hierro tiene una afinidad química por el silicio, que es un elemento clave del vidrio.

Los experimentos también mostraron que cuando la cerámica, otro potencial contenedor de desechos nucleares, se presionó contra el acero inoxidable en condiciones que imitaban a las que se encontraban debajo de la montaña Yucca, tanto la cerámica como el acero inoxidable se corroyeron de una manera "severamente localizada".