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 Хотя сам факт наличия непонятных объектов на снимках, которые американские астронавты сделали на Луне, известен давно, десятилетиями их списывали на химические дефекты светочувствительной эмульсии фотопленки или блики света в линзах камер. Новая публикация на сайте Пентагона признает их реально существующими объектами, хотя и не делает выводов о их природе.
Крупные травоядные утконосые майазавры известны своим развитым социальным поведением. Они жили семьями и строили гнезда для своих детенышей. Даже название вида переводится с греческого языка как «ящер — хорошая мать». Исследование окаменелых зубов майазавров показало, что они выращивали детенышей совсем не так, как это считалось типичным для животных глубокой древности.
Десятого мая 1940 года вермахт пришел в движение. Через 42 суток англо-французские армии были разгромлены, а Франция капитулировала. Как это произошло, ведь союзники имели больше солдат, танков и пушек, чем немцы? В СССР причиной посчитали нежелание французов воевать, немцы же, говорили советские военные, не внесли в стратегию ничего нового. Реальность была строго обратной: разгром Франции был новым словом в войне, и такой же сценарий Гитлер применил против СССР через год. Что именно произошло и отчего советское руководство не смогло осознать случившееся?
Нейробиологи СПбГУ продемонстрировали, что активация рецептора следовых аминов TAAR1 эффективно подавляет агрессивное поведение, вызванное полным отсутствием серотонина в мозге. В дальнейшем этот результат поможет в разработке лекарственных препаратов, направленных на коррекцию патологических форм агрессии, возникающих при посттравматическом стрессовом расстройстве (ПТСР) и шизофрении.
Крупные травоядные утконосые майазавры известны своим развитым социальным поведением. Они жили семьями и строили гнезда для своих детенышей. Даже название вида переводится с греческого языка как «ящер — хорошая мать». Исследование окаменелых зубов майазавров показало, что они выращивали детенышей совсем не так, как это считалось типичным для животных глубокой древности.
Астрономы впервые использовали гравитационные волны, чтобы косвенно оценить параметры одного из ключевых процессов термоядерного горения в массивных светилах. Именно от него зависит, какие звезды взрываются, какие превращаются в черные дыры и как во Вселенной появляются углерод и кислород — элементы, без которых не было бы ни планет, ни жизни.
В последнее время пуски с российских северных космодромов осуществляют без предварительного уведомления, чего не было в прошлом. Вероятно, дело в недавно упомянутых главой «Роскосмоса» атаках на Плесецк во время пуска. Сегодняшний запуск обеспечил вывод на орбиту космических аппаратов военного назначения.
Химические связи в материале, из которого сделана электроника, разрываются не из-за накопительного износа от протекания тока через них, а из-за электронов с конкретной энергией.
Термоядерные электростанции не смогут конкурировать по цене с возобновляемыми источниками энергии из-за медленного удешевления технологии. По расчетам, расходы на каждую новую установку падали максимум на 8% — много раз ниже ранних ожиданий венчурных инвесторов. Это перечеркивает экономический смысл финансовых вливаний, и мир может никогда не увидеть дешевой термоядерной энергии.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
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