Introduzione: La soluzione Nanoscale a un problema Gigaton

I rifiuti chimici di Fukushima nel marzo 2011 hanno creato una crisi ambientale e tecnica che continua a richiedere soluzioni nuove più di un decennio dopo. Oltre 1,3 milioni di tonnellate di acqua contaminata, in seguito a processi di raffreddamento a cesio-137, strontium-90, tritium e altri prodotti di fissione, rimangono immagazzinati in oltre mille enormi serbatoi che occupano una parte significativa del sito.

Perché la nanotecnologia cambia il gioco per il trattamento dei rifiuti radioattivi

La maggior parte dei casi di adattamento dei sistemi di controllo dei rifiuti è in grado di creare un'elevata capacità di controllo dei rifiuti radioattivi, che consenta di ottenere un'elevata capacità di controllo dei rifiuti, e che, in caso di adattamento, si può ottenere un'elevata capacità di controllo dei rifiuti.

Adsorbents nanostrutturato per la rimozione di Radionuclide mirata

L'applicazione più matura delle nanotecnologie a Fukushima è la rimozione del cesio e dello strontium da acqua contaminata utilizzando adsorbenti nanostrutturati progettati a livello atomico per intrappolare ioni specifici all'interno di reticoli di cristallo o gruppi funzionali di superficie, offrendo prestazioni ben oltre zeoliti convenzionali e resine di scambio ionico che sono stati originariamente sviluppati per l'ammorbidimento dell'acqua piuttosto che la cattura radionuclide in ambienti salini.

Analoghi blu prussiani: Cages atomico-scala per cesio

Il sistema di controllo dell'acqua è stato utilizzato in modo da consentire ai ricercatori di utilizzare i sistemi di controllo di qualità.

Nanotubes Titanate per la legatura di Strontium

Gli strofinati sono molto più pericolosi per la loro presenza nel settore delle fibre sintetiche, in particolare per la loro presenza nel settore delle fibre sintetiche.

Membrani di Ossido di Graphene: immersione molecolare alla scala atomica

L'ossido di gesso (GO) è costituito da fogli di carbonio atomi-spesso decorati con gruppi funzionali contenenti ossigeno, tra cui idrossile, epossidica e moieti di carbossilo. Quando impilati, la spacciatura interstrato – divengono terapeutiche tra 0,3 e 1,0 nm – può essere controllata mediante l'analisi di crini di profondità convenzionali.

Sistemi di filtrazione avanzati Nano-Engineered

Oltre agli annunci individuali, la nanotecnologia consente l'intero processo di filtrazione con prestazioni e selettività migliorate che integrano molteplici funzioni in un unico dispositivo.

Membrani Nanocompositi di Thin-Film

Le membrane di Thin-film nanocomposite (TFN) incorporano nanoparticelle come nanocristalli zeoliti, diossido di titanio, o nanotubi di carbonio in uno strato attivo di poliammide costituito su un supporto poroso. Le nanoparticelle interrompono la rete di polimeri, creando canali d'acqua preferenziali e ulteriori barriere elettrostatiche che repelleranno i radionuclidi caricati.

Nanochannels bioispirato per il trasporto idrico

Le nanotubi di carbonio che producono un'alta densità di energia, possono essere utilizzate in modo efficace per il trasporto di acqua in modo da ridurre i costi di produzione di acqua in modo efficiente.

Sistemi di Nanofiltrazione e Adsorpazione ibridi

Un approccio emergente combina le membrane di nanofiltrazione con nanoparticelle adsorbenti incorporate per creare un'unità unica che sia i filtri che cattura selettivamente i radionuclidi. In questi sistemi, la membrana fornisce una barriera ai particolati e alle molecole di grandi dimensioni, mentre le nanoparticelle di processo embedded catturano gli ioni dissolti che passano attraverso i pori della membrana.

Nanomateriali per l'immobilizzazione dei rifiuti e lo stoccaggio a lungo termine

Una volta che i radionuclidi sono concentrati in una forma di rifiuti secondari, gli adsorbenti, le sludges o i concentrati, devono essere immobilizzati in una matrice durevole per lo stoccaggio intermedio e lo smaltimento finale.

Nano-Additivi per la Solidificazione del Cemento

Il cemento è ampiamente usato per i rifiuti a basso e medio-livello, a causa del suo basso costo e della facilità d'uso. Tuttavia, la sua struttura porosa può permettere l'acqua e gli ioni di diffondere, portando a lisciviazione di radionuclidi nel tempo.

Precursori in vetro nanostrutturato per la vitrificazione dei rifiuti ad alta velocità

I rifiuti di alta qualità, il vetro borosilicato, sono lo standard internazionale per l'immobilizzazione. Il carico di rifiuti, la frazione di rifiuti che possono essere incorporati nel vetro senza separazione di fase o devitrificazione, è un fattore economico fondamentale, perché il caricamento più alto significa meno contenitori di vetro e costi di stoccaggio inferiori.

Nanosensori per la rilevazione di radionuclidi in tempo reale

Il trattamento efficace dei rifiuti richiede la capacità di misurare le concentrazioni di radionuclidi in modo rapido e affidabile, spesso in ambienti chimici e radiologici difficili. I metodi convenzionali basati su alfa, beta o gamma conteggio richiedono l'estrazione, la preparazione e i tempi di conteggio dei campioni che possono variare da ore a giorni, creando ritardi nel controllo dei processi.

I sistemi di rilevamento dei raggi X sono basati su un altro dispositivo di analisi dei raggi X, che può essere utilizzato in modo efficiente, con l'ausilio di sistemi di radioattività, che possono essere utilizzati in modo efficiente.

Sfide operative e considerazioni di sicurezza

I vantaggi della nanotecnologia nella gestione dei rifiuti radioattivi sono notevoli: piccole impronte di apparecchiature, meno scarti secondari, più veloci processi di lavorazione e un maggiore contenimento a lungo termine. Tuttavia, questi vantaggi sono dotati di sfide significative che devono essere affrontate prima di un'ampia distribuzione a Fukushima e in altri siti nucleari.

I sistemi di controllo dell'energia e di controllo del traffico aereo sono in grado di garantire la sicurezza e la sicurezza dei sistemi di trasporto.

La produzione di nanoparticelle con distribuzione precisa delle dimensioni e la funzionalità costante comporta spesso complesse e multi-step di sintesi, ad esempio, la produzione di ossido di grafine di alta qualità richiede un'attenta ossidazione e un'esfoliazione dei costi di grafite convenzionali, seguita da operazioni di depurazione e riduzione che generano rifiuti chimici significativi.

La radiazione Gamma può degradare i gruppi funzionali organici, causando il collegamento tra i materiali o la scissione nelle matrici polimeriche, e generando prodotti radiolitici come il gas di idrogeno.

Prospettive future e la strada principale

Fukushima è diventata un terreno di prova unico dove le tecnologie di trattamento dei rifiuti nanomateriali stanno passando dalla ricerca accademica all'applicazione industriale. L'attuale decennio vedrà i risultati di diversi test pilota-scala, tra cui filtri a cartuccia caricati con nanoparticelle blu prussia, processi di cementazione aumentata con nano-silica, e moduli a membrana che incorporano nanotubi di carbonio.

I concetti emergenti includono nanoadsorbents magnetici come i core di ossido di ferro con le conchiglie selettive che possono essere recuperate utilizzando magneti esterni, riducendo drasticamente i volumi di rifiuti secondari e consentendo il riutilizzo di costosi materiali adsorbenti.

La ricerca integrata di un reattore nucleare di tipo nucleare, che ha un'importanza fondamentale per la realizzazione di un'infrastruttura di ricerca integrata nel settore nucleare, è un'iniziativa che si basa sulla collaborazione tra operatori e laboratori nazionali e sulla regolamentazione adattativa che si equilibra con l'innovazione.

Per ulteriori dettagli tecnici, consultare il I dati sullo stato di Fukushima . Una panoramica dei sistemi di filtrazione operativa è disponibile da Veolia Soluzioni Nucleari. La ricerca sulle nanoparticelle blu prussia è dettagliata ]