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核清理的3种创意工具:藻类、铁锈和细菌

探索使用藻类、绿色铁锈和大肠杆菌进行先进的核清理技术,以有效管理放射性废物。

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未来,核清理工作人员可能会从一些意想不到的来源获得帮助。目前这三种方法均未广泛使用,但它们显示出潜力:1) 藻类

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  • 科学家发现一种藻类可以沉淀锶,将其转化为晶体。这可能导致更好的核清理技术,能够将受污染水中的放射性锶-90封存为晶体形式,从而更容易处理。

  • 这种名为 *C. moniliferum* 的藻类,在富含硫酸盐的液泡中收集锶,并且由于锶和钡在硫酸盐溶液中的溶解度较低,它们会以晶体的形式从溶液中沉淀出来。

背景知识:锶-90的危险在于它在化学上与钙相似,因此会被吸收到牛奶、骨骼和其他组织中。核废料和泄漏可能含有大量锶;*C. moniliferum* 特别有用,因为它能沉淀锶但不会影响钙(钙与钡的差别足够大,以至于细菌不会将其结晶)。别高兴得太早:科学家们尚不清楚这种藻类能抵抗多大程度的放射性,这可能会影响这种清理方法。目前,科学家们希望找到提高环境中硫酸盐含量的方法,这可能会增强藻类结晶锶的能力。2) 绿色铁锈

  • 其他研究人员发现,一种高反应性的铁锈——绿色铁锈,可以固定放射性镎。“我们的研究表明,即使是最安全的[机械]封装放射性废物,如果将放射性废物罐埋在会形成绿色铁锈的地方,安全性也会更高,”哥本哈根大学地球化学家Bo C. Christiansen 在新闻发布会上说

  • 由于其高反应性,当绿色铁锈遇到放射性镎时,研究人员认为它要么与镎发生反应,将其转化为不溶性的固体形式,要么将镎整合到其矿物结构中,从而阻止其扩散。

背景信息:

  • 绿色铁锈技术被视为一种预防措施,旨在限制未来放射性废物泄漏造成的损害。这种技术(如果可以这么说的话)涉及在富含绿色铁锈的地区建造核储存设施。

  • 镎的半衰期很长,五百万年后它仍然存在,这可能比我们的核储存罐的寿命长得多。

别高兴得太早:由于其高度反应性,绿色铁锈在自然环境中很少见。(尽管研究人员希望找到提高其浓度的方​​法。)3) 细菌

  • 大肠杆菌 (*E. coli*) 是一种普遍存在且研究广泛的细菌(参见卡尔·齐默的书*Microcosm: E. Coli and the New Science of Life*),可能被用于从受污染的水中回收铀。“我们已经证明,一种经济、可扩展的铀回收工艺是可行的,”伯明翰大学科学家Lynne Macaskie 说

  • 研究人员发现,大肠杆菌可以分解一种叫做肌醇六磷酸的化学物质——这是一种廉价的化学物质,可以添加到清理现场——释放出磷酸分子。这些磷酸分子会与铀结合,在细菌细胞上沉淀出磷酸铀,然后可以将其去除以回收铀。

背景知识:大肠杆菌工艺实际上可以追溯到 1995 年,但最近研究人员开始使用廉价的肌醇六磷酸,这使得该工艺的效率提高了六倍。别高兴得太早:对于一些铀储量丰富且价格低廉的国家,例如美国,这种铀回收可能不太受欢迎。但它对于英格兰等国家来说将特别有用。回收和再利用铀可以使核能更加环保。参考文献:Krejci, M. R., et al. "Selective Sequestration of Strontium in Desmid Green Algae by Biogenic Co-precipitation with Barite." *ChemSusChem*. doi:10.1002/cssc.201000448. Christiansen, B.C. et al. "Neptunyl (Np) interaction with green rust, GRNa,SO4." *Geochimica et Cosmochimica Acta*.

doi:10.1016/j.gca.2010.12.003. Paterson-Beedle, M. et al. "Biorecovery of Uranium from Minewaters into Pure Mineral Product at the Expense of Plant Wastes." *Advanced Materials Research*. 10.4028/www.scientific.net/AMR.71-73.621.图片:藻类结晶锶。由 Minna R. Krejci 等人提供。

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