Plutoniums oxidering mindre problematiskt än befarat
När forskare för några år sedan experimentellt kunde visa att det finns en tidigare okänd oxidform av plutonium möttes rönen av både skepsis och oro. Resultaten skulle innebära nya krav på säkerhet i hanteringen av plutonium vid vissa typer av kärnkraftverk.Nu har forskare från Uppsala universitet, KTH, och Ungern givit en teoretisk förklaring till deras resultat.
(KTH har också lagt ut ett PM om detta. Läs mer: https://www.forskning.se/nyheter/default.asp?id=3279 )
Plutonium är ett ämne som framställs på konstgjord väg och vars oxider bland annat används i kärnbränsle. Ämnet förekommer i fem olika s k oxidationstal, där man länge ansett plutoniumdioxid, PuO2, vara den “högsta” bland oxidföreningarna. Denna oxid är stabil i ett brett temperaturområde, och har därför använts i kärnbränsle tillsammans med urandioxid. År 2000 publicerade en amerikansk forskargrupp ledd av J.M Haschke experimentella bevis på att plutonium även kunde bilda en oxid med högre oxidationstal, PuO2.27. Det innebar att 25 procent av plutoniumjonerna var betydligt mer vattenlösliga, och därmed rörliga, än man räknat med. Dessa rön hade stor betydelse för kärnkraftsindustrin, och för planerna för långsiktig geologisk lagring av utbränt kärnavfall.
Syftet med Börje Johanssons projekt, initierat av SKB, var att få en teoretisk beskrivning av hur denna hittills okända plutoniumoxid fungerade. Kunde dess existens bevisas även i teorin?
Resultatet av studien, som idag publiceras på Nature Materials hemsida, visar att den aktuella plutoniumoxiden kan bildas i kontakt med fukt – men reaktionen kräver närvaro av ett starkt oxidationsämne, exempelvis väteperoxid, H2O2 som kan bildas av vatten i radioaktiv miljö. Men de visar också att oxiden är instabil och snabbt övergår i en stabil form.
– Vi tror oss nu ha förstått hur det går till, och tycker oss kunna säga att några nya krav på säkerheten inte behövs. Den nya oxiden bildas vid ytan, men är instabil och försvinner fort. De amerikanska forskarnas resultat beror mycket på deras experimentuppställning, säger Börje Johansson.
Referens:
P.A. Korzhavyi, L.Vitos, D.A. Andersson, samt Börje Johansson: Oxidation of plutonium dioxide. Nature Materials, marsnumret.
Kontaktinformation
Kontaktperson:
Börje Johansson: tel. 018-471 36 23, 0704-17 54 52 eller via e-post Borje.Johansson@fysik.uu.se
Lars Werme, SKB (Svensk Kärnbränslehantering AB) : tel. 08-459 8525, 018-471 6288, 070-374 3908 eller via e-post Lars.Werme@skb.se
