¿Cómo usted maneja los desechos nucleares que serán radiactivos durante millones de años, manteniéndolos lejos de dañar personas y el medio ambiente?
Vidrio producido a partir de un simulador de alto nivel de residuos radiactivos. Crédito: Albert Kruger/Departamento de Energía de EE.UU.
No es fácil, pero el investigador de Rutgers Ashutosh Goel ha descubierto maneras de inmovilizar dichos residuos – la rama de décadas de producción de armas nucleares, en vidrio y cerámica.
Goel, un profesor adjunto en el Departamento de ciencia de materiales e ingeniería, es el inventor principal de un nuevo método para inmovilizar yodo radiactivo en la cerámica en temperatura ambiente. También es el investigador principal (PI) o Co-PI para seis proyectos de investigación relacionados con el vidrio por un total de $ 6,34 millones en fondos federales y privados, con $ 3,335 millones que van a Rutgers.
"El vidrio es un material perfecto para inmovilizar los desechos radiactivos con durabilidad química excelente," dijo Goel, que trabaja en la escuela de ingeniería. Desarrollar maneras de inmovilizar el yodo-129, que es especialmente molesto, es crucial para su almacenamiento seguro y la disposición en formaciones geológicas subterráneas.
La vida media del yodo-129 es 15,7 millones de años, y puede dispersarse rápidamente en aire y agua, según la Agencia de protección ambiental de Estados Unidos. Si se libera en el medio ambiente, el yodo persistirá durante millones de años. El yodo afecta la glándula tiroides y puede aumentar las probabilidades de contraer cáncer.
Entre los principales donantes de Goel está el Departamento de energía de los Estados Unidos(DOE), que supervisa una de las limpiezas nucleares más grande del mundo tras 45 años de producir armas nucleares. Las armas nacionales complejas tuvieron 16 instalaciones principales que cubrían grandes extensiones del estado de Idaho, Nevada, Carolina del sur, Tennessee y Washington, según el DOE.
La agencia dice que el sitio de Hanford en Washington suroriental, que fabrica más de 20 millones de piezas de combustible de metal de uranio para los nueve reactores nucleares cerca del Río Columbia, es su reto más grande de limpieza.
Las plantas de Hanford procesan 110.000 toneladas de combustible de los reactores. Unos 56 millones de galones de residuos radioactivos – suficientes para llenar más de 1 millón de bañeras – fue a 177 tanques subterráneos grandes. Como 67 tanques, más de un tercio – se cree que se han filtrado, dice DOE. Los líquidos han sido bombeados de 67 tanques, dejando sobre todo los sólidos secos.
La misión de limpieza Hanford comenzó en 1989, y la construcción de una planta de tratamiento de residuos para los residuos radiactivos líquidos en tanques se inició una década más tarde y tiene más de tres quintas partes acabadas.
"Lo que estamos hablando aquí es altamente complejo, con residuos radiactivos que tiene casi todo lo que la tabla periódica contiene", dijo Goel. "Lo que nos estamos centrando es en subterráneo y tiene que ser inmovilizado".
Goel, oriundo del estado de Punjab en la India norteña, obtuvo un doctorado en vidrios y vitrocerámicos de la Universidad de Aveiro en Portugal en 2009 y fue investigador postdoctoral allí. Él trabajó como un "científico de cristal" en el Pacific Northwest National Laboratory en 2011 y 2012 y luego como científico en tecnologías de Sterlite Ltd. en India antes de unirse a la Facultad de Rutgers en enero de 2014.
Los seis proyectos que está llevando o co que son financiados por la oficina DOE de protección del río, National Science Foundation y Corning Inc., con colaboradores de Washington State University, University of North Texas y Pacific Northwest National Laboratory.
Una de sus invenciones implica minerales de masa que producen apatita químicamente durable o gafas, para inmovilizar el yodo sin utilizar altas temperaturas. Una segunda innovación despliega sintetizar minerales de apatita de las partículas de yoduro de plata. También estudia cómo inmovilizar sodio y alúmina de alto nivel residuos radiactivos en borosilicato que resisten la cristalización.
En el sitio de Hanford, creación de vidrio con residuos radiactivos se espera que comience en alrededor de 2022 o 2023, dijo Goel, y "las implicaciones de nuestra investigación será mucho más visibles en ese momento".
La investigación puede ayudar eventualmente a conducir a maneras de eliminar sin peligro altamente radiactivo combustible nuclear gastado que se almacena ahora en plantas comerciales de energía nucleares.
"Depende de su composición, lo complejo que es y lo que contiene", dijo Goel. "Si sabemos la composición química de la central nuclear los residuos que salen de las plantas, definitivamente podemos trabajar en ellos."
Vidrio producido a partir de un simulador de alto nivel de residuos radiactivos. Crédito: Albert Kruger/Departamento de Energía de EE.UU.
No es fácil, pero el investigador de Rutgers Ashutosh Goel ha descubierto maneras de inmovilizar dichos residuos – la rama de décadas de producción de armas nucleares, en vidrio y cerámica.
Goel, un profesor adjunto en el Departamento de ciencia de materiales e ingeniería, es el inventor principal de un nuevo método para inmovilizar yodo radiactivo en la cerámica en temperatura ambiente. También es el investigador principal (PI) o Co-PI para seis proyectos de investigación relacionados con el vidrio por un total de $ 6,34 millones en fondos federales y privados, con $ 3,335 millones que van a Rutgers.
"El vidrio es un material perfecto para inmovilizar los desechos radiactivos con durabilidad química excelente," dijo Goel, que trabaja en la escuela de ingeniería. Desarrollar maneras de inmovilizar el yodo-129, que es especialmente molesto, es crucial para su almacenamiento seguro y la disposición en formaciones geológicas subterráneas.
La vida media del yodo-129 es 15,7 millones de años, y puede dispersarse rápidamente en aire y agua, según la Agencia de protección ambiental de Estados Unidos. Si se libera en el medio ambiente, el yodo persistirá durante millones de años. El yodo afecta la glándula tiroides y puede aumentar las probabilidades de contraer cáncer.
Entre los principales donantes de Goel está el Departamento de energía de los Estados Unidos(DOE), que supervisa una de las limpiezas nucleares más grande del mundo tras 45 años de producir armas nucleares. Las armas nacionales complejas tuvieron 16 instalaciones principales que cubrían grandes extensiones del estado de Idaho, Nevada, Carolina del sur, Tennessee y Washington, según el DOE.
La agencia dice que el sitio de Hanford en Washington suroriental, que fabrica más de 20 millones de piezas de combustible de metal de uranio para los nueve reactores nucleares cerca del Río Columbia, es su reto más grande de limpieza.
Las plantas de Hanford procesan 110.000 toneladas de combustible de los reactores. Unos 56 millones de galones de residuos radioactivos – suficientes para llenar más de 1 millón de bañeras – fue a 177 tanques subterráneos grandes. Como 67 tanques, más de un tercio – se cree que se han filtrado, dice DOE. Los líquidos han sido bombeados de 67 tanques, dejando sobre todo los sólidos secos.
La misión de limpieza Hanford comenzó en 1989, y la construcción de una planta de tratamiento de residuos para los residuos radiactivos líquidos en tanques se inició una década más tarde y tiene más de tres quintas partes acabadas.
"Lo que estamos hablando aquí es altamente complejo, con residuos radiactivos que tiene casi todo lo que la tabla periódica contiene", dijo Goel. "Lo que nos estamos centrando es en subterráneo y tiene que ser inmovilizado".
Goel, oriundo del estado de Punjab en la India norteña, obtuvo un doctorado en vidrios y vitrocerámicos de la Universidad de Aveiro en Portugal en 2009 y fue investigador postdoctoral allí. Él trabajó como un "científico de cristal" en el Pacific Northwest National Laboratory en 2011 y 2012 y luego como científico en tecnologías de Sterlite Ltd. en India antes de unirse a la Facultad de Rutgers en enero de 2014.
Los seis proyectos que está llevando o co que son financiados por la oficina DOE de protección del río, National Science Foundation y Corning Inc., con colaboradores de Washington State University, University of North Texas y Pacific Northwest National Laboratory.
Una de sus invenciones implica minerales de masa que producen apatita químicamente durable o gafas, para inmovilizar el yodo sin utilizar altas temperaturas. Una segunda innovación despliega sintetizar minerales de apatita de las partículas de yoduro de plata. También estudia cómo inmovilizar sodio y alúmina de alto nivel residuos radiactivos en borosilicato que resisten la cristalización.
En el sitio de Hanford, creación de vidrio con residuos radiactivos se espera que comience en alrededor de 2022 o 2023, dijo Goel, y "las implicaciones de nuestra investigación será mucho más visibles en ese momento".
La investigación puede ayudar eventualmente a conducir a maneras de eliminar sin peligro altamente radiactivo combustible nuclear gastado que se almacena ahora en plantas comerciales de energía nucleares.
"Depende de su composición, lo complejo que es y lo que contiene", dijo Goel. "Si sabemos la composición química de la central nuclear los residuos que salen de las plantas, definitivamente podemos trabajar en ellos."
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