Új felfedezés: kiderült, hogy a zúzott beton képes megfékezni a nukleáris szennyezést

A nukleáris létesítmények leszerelése során keletkező hatalmas mennyiségű betonhulladék a jövőben – eddig teljesen elképzelhetetlen módon – kulcsszerepet játszhat a környezetvédelemben. Egy friss kutatás szerint ugyanis a zúzott beton képes talajvízből kivonni és tartósan megkötni a stroncium-90 nevű radioaktív izotópot. Ez a felfedezés alapjaiban változtathatja meg a gyengén szennyezett területek rehabilitációját és a hulladékkezelési stratégiákat.

A Manchesteri Egyetem, az Egyesült Királyság Nemzeti Nukleáris Laboratóriuma és a Clemson Egyetem szakemberei az ACS ES&T Water folyóiratban közölték az eredményeiket. Vizsgálataik középpontjában a stroncium-90 állt, amely az egyik legkritikusabb szennyezőanyag a régi nukleáris helyszíneken.

Ez az izotóp azért különösen veszélyes, mert a talajvízben viszonylag könnyen mozog, így messzire juttathatja a sugárzást a forrástól.

A kísérletek viszont rávilágítottak, hogy a beton megoldhatja a problémát, mivel „nem egy élettelen és közömbös hulladék, hanem aktívan képes kivonni a stronciumot az oldatból, és hosszú távon stabil formában megkötni azt” – mutatott rá Katherine Morris kutatásvezető professzor.

A szakértők három hónapon keresztül vizsgálták a zúzott beton és a mesterséges talajvíz kölcsönhatását. Két különböző környezetet modelleztek: egy oxigénben szegény, zárt, föld alatti teret és egy olyan rendszert, amely szabadon érintkezik a levegővel. Az eredmények jelentős eltérést mutattak: a levegőnek kitett beton a stroncium 82 százalékát vonta ki az oldatból, míg a zárt környezetben ez az arány csupán 14 százalék volt.

A különbség hátterében a természetes „karbonátosodás” áll. Amikor a beton reagál a levegő szén-dioxid-tartalmával, kalcit képződik rajta. Ebben a kémiai folyamatban a stroncium atomjai képesek helyettesíteni a kalciumot, így szervesen beépülnek az ásvány kristályszerkezetébe. E folyamat hatékonyságát ráadásul tovább is fokozták a kutatók: amikor a zúzott betont foszfáttal kombinálták a szellőztetett környezetben, a stroncium 98 százaléka mindössze 48 óra alatt eltűnt a vízből. Ebben az esetben a beton felületén egy speciális kalcium-foszfát bevonat alakult ki, amely extra kötőhelyeket biztosított a szennyeződésnek.

A stroncium így hosszú ideig rögzül az anyagban, egészen addig, amíg természetes radioaktív bomlás útján stabil cirkóniummá nem alakul.

A kutatás eredményei komoly segítséget jelentenek a Nukleáris Leszerelési Hatóság számára is, amely a projektet finanszírozta. Mivel a bontási munkálatok során rengeteg beton keletkezik, a szakemberek régóta keresik a módját annak, hogyan lehetne ezt az anyagot helyben, biztonságosan újrahasznosítani. Most kiderült, hogy a zúzott állapotú beton és a szellőztetés – ami a hulladék kezelése során amúgy is természetes módon megtörténik – jelentősen javítja egy szennyezett helyszín biztonságát.

Ahol pedig kevés a levegő, ott a foszfátkezelés nyújthat megoldást a szivárgások megállítására.

A kutatás ezen a ponton nem áll meg, mert a folyamatok pontosabb ismerete lehetővé teszi, hogy a hatóságok ne csupán a megérzéseikre, hanem pontos tudományos adatokra támaszkodjanak a kármentesítés során.

Gábor János, NEW technology