Уведомления
Авторизуйтесь или зарегистрируйтесь, чтобы оценивать материалы, создавать записи и писать комментарии.
Авторизуясь, вы соглашаетесь с правилами пользования сайтом и даете согласие на обработку персональных данных.
Ученые нашли способ, который поможет безопасно утилизировать радиоактивный цезий
Ученые впервые показали, как при нагревании меняется кристаллическая структура слоистых титаносиликатов — минералов куплетскита и цезийкуплетскита. Оказалось, что под действием температуры в кислородной среде марганец, содержащийся в минералах, теряет электроны, а также из минералов «уходит» вода. В результате кристаллы куплетскита и цезийкуплетскита сжимаются. Полученные данные расширяют представления о физических свойствах титаносиликатов, содержащих цезий, и потенциально позволят использовать эти минералы для захоронения радиоактивного цезия.
Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Minerals.
Куплетскит и его цезий-содержащий аналог — цезийкуплетскит — слоистые минералы, природные титаносиликатные соединения. Они имеют пористую структуру, образованную чередующимися молекулярными слоями двух типов. Одни слои сложены из атомов марганца с примесью железа и магния, другие — из титана и кремния. В пространстве между этими слоями находятся крупные катионы — положительно заряженные ионы, например цезий.
Цезиевые минералы довольно редкие в природе, поэтому цезийкуплетскит привлекает внимание ученых как природный концентратор цезия — элемента, широко использующегося в химической промышленности, нефтедобыче, радиационных детекторах и фотонике. Помимо этого, куплетскит и цезийкуплетскит интересны как потенциальные прототипы материалов с перспективными сорбционными (поглощающими) свойствами по отношению к цезию. Радиоактивный изотоп цезия (цезий-137) — один из главных загрязнителей окружающей среды при радиационных катастрофах, поэтому исследование атомного строения подобных минералов-концентраторов цезия в области повышенных температур важно для разработки технологий перевода его в стабильную минералоподобную форму.
Ученые из Института вулканологии и сейсмологии ДВО РАН (Петропавловск-Камчатский) с коллегами впервые описали поведение двух минералов группы куплетскита — без цезия и с этим элементом в составе — при высоких температурах. Образцы минералов нагревали до 1000℃ — порога, до достижения которого в большинстве минералов происходят структурные преобразования. Изменения, вызванные нагревом, исследователи регистрировали с помощью рентгеновской дифрактометрии — метода, позволяющего установить структуру образца по его способности отражать рентгеновские лучи.
Оказалось, что при нагревании до температуры 500℃ кристаллические структуры минералов расширялись, после чего происходило их резкое сжатие. Детальное исследование показало, что это сжатие связано с окислением — отдачей электронов — марганца, которое сопровождается потерей воды соединением. Таким образом, авторы впервые установили, что окисление марганца под воздействием температуры происходит подобно процессам, связанным с окислением железа, и сопряжено с «обезвоживанием» минерала. Учитывая широкое распространение реакций окисления железа в породообразующих минералах — амфиболах, турмалинах, слюдах и глинах, — можно предположить подобное поведение и для их марганцевых аналогов.
Кристаллическая структура изученных минералов и фигуры коэффициентов термического расширения / © Елена Житова, пресс-служба РНФ
По аналогии с реакциями окисления железа авторы предположили, что окисление марганца может происходить в горных породах при повышенных температурах и давлениях, хотя и в более локальном масштабе, чем для железа, из-за ограниченного распространения богатых марганцем пород. Присутствие «потерявших воду» минералов (или их разновидностей) с окисленным марганцем может также указывать на их нагрев до температуры выше 500°C в кислородной среде.
Описанные авторами особенности не только дополнили знания о физических свойствах минералов, но и расширили представления о процессах, протекающих в них при нагревании. Подобные процессы происходят при преобразовании минералов в глубинных оболочках Земли и при их технологической обработке. Полученные данные потенциально могут использоваться в горной промышленности при добыче соединений марганца и цезия.
«Наши результаты также могут быть полезны при создании материалов, избирательно «поглощающих» цезий, в том числе при производстве керамик для захоронения радиоактивного цезия. В дальнейшем мы планируем провести обобщающие исследования по расшифровке механизмов, действующих на атомном уровне, при нагреве титаносиликатных минералов», — рассказывает руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Елена Житова, кандидат геолого-минералогических наук, заведующая лабораторией минералогии Института вулканологии и сейсмологии ДВО РАН.
В исследовании участвовали сотрудники Санкт-Петербургского государственного университета (Санкт-Петербург), Института геохимии имени А.П. Виноградова СО РАН (Иркутск), Университета Манитобы (Канада) и Геологического института Кольского научного центра РАН (Апатиты).
Telegram 
Дзен 
VK Паническое расстройство характеризуется физическим напряжением, усиленным сердцебиением и одышкой. Ученые из Бразилии нашли способ бороться с этим недугом, создавая схожее физическое напряжение, но в спокойной и контролируемой обстановке — во время физупражнений.
Латентный железодефицит и железодефицитная анемия остаются одними из самых распространенных патологических состояний. Пациенты нередко задаются вопросом: возможно ли скорректировать дефицит железа, лишь обогатив рацион железосодержащими продуктами, вроде красного мяса, свеклы, гранатов? Несмотря на логичность этого подхода, современные клинические рекомендации единодушно указывают на его несостоятельность в качестве основного лечения.
До сих пор для ученых оставались загадкой, почему угасла культура Шицзяхэ, процветавшая в позднем неолите — начале бронзового века в среднем течении реки Янцзы. Результаты нового исследования, наконец, дали ответ на этот вопрос.
В 1980-х годах большую популярность приобрела борьба с озоновыми дырами. Из-за нее хладагенты из хлорфторгулеродов заменили на аналоги из гидрофторуглеродов. Теперь ученые выяснили, что эта замена — как и следующие за ней, уже в рамках борьбы с глобальным потеплением — ведет к накоплению в атмосфере довольно опасных «вечных химикатов».
Паническое расстройство характеризуется физическим напряжением, усиленным сердцебиением и одышкой. Ученые из Бразилии нашли способ бороться с этим недугом, создавая схожее физическое напряжение, но в спокойной и контролируемой обстановке — во время физупражнений.
Латентный железодефицит и железодефицитная анемия остаются одними из самых распространенных патологических состояний. Пациенты нередко задаются вопросом: возможно ли скорректировать дефицит железа, лишь обогатив рацион железосодержащими продуктами, вроде красного мяса, свеклы, гранатов? Несмотря на логичность этого подхода, современные клинические рекомендации единодушно указывают на его несостоятельность в качестве основного лечения.
От рыб произошли все наземные позвоночные, включая нас, но как именно рыбы стали главным населением морей — до последнего времени оставалось неясным. Авторы новой научной работы попытались доказать, что причиной этого было вымирание, возможно, вызванное белыми ночами.
Международная команда палеонтологов описала новый вид динозавра размером с крупную современную птицу. Он носил на голове плотный костяной нарост, который эти животные, возможно, использовали для внутривидовых разборок. Находка показывает, что даже мелкие хищники мелового периода могли решать конфликты не только когтями и зубами, но и ударами головой.
Образцы грунта, взятые астронавтами полвека назад, вложили еще один важный кирпич в здание научной картины мира: гипотеза о том, что Земля исходно была сухой, не стыкуется с фактами. Похоже, идею о невозможности сохранения большого количества воды на «теплых» планетах придется пересмотреть.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно