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NUOVI MATERIALI/ Si chiama fluoro-apatite e sigillerà le scorie nucleari

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Scorie nucleari (Foto Ansa)  Scorie nucleari (Foto Ansa)

Una linea di ricerca promettente è orientata all’individuazione di matrici di confinamento in grado di incorporare nella propria struttura soprattutto isotopi radioattivi della famiglia dei lantanidi. Fluoro-apatite, sodalite e zeoliti sono alcuni tra i materiali inerti considerati adeguati a seconda della specie chimica in cui sono contenuti i nuclidi radioattivi (ossidi, nitrati, cloruri …). Infatti bisogna tener conto che la varietà di reattori in funzionamento nelle attuali centrali e il conseguente impiego di opportune tipologie di materiale fissile, comporta la produzione di scorie in diverse specie chimiche (ossidi, fluoruri, cloruri...).
In particolare è la fluoro-apatite (più precisamente Ca5(PO4)3F) a presentare caratteristiche che ne fanno un ottimo candidato soprattutto per il confinamento dei radionuclidi contenuti nei fluoruri: infatti tale minerale è molto stabile ad alte temperature e ha scarsa solubilità in acqua.
A conferma di questo, esiste in natura una prova della sua stabilità chimica e resistenza all’irraggiamento. Si tratta del più celebre caso di “reattore naturale”, quello di Oklo (Gabon), dove oltre due miliardi di anni fa si sono realizzate naturalmente tutte le condizioni necessarie per l’accensione di una serie di reazioni a catena; questo sito, tuttora ricco di uranio, contiene apatite che ha mantenuto la propria struttura cristallina.
Un’ulteriore caratteristica interessante della fluoro-apatite è la capacità di incorporare ioni all’interno della propria struttura. Inoltre, il ritrovamento in natura di molti minerali di fluoro-apatite contenenti ioni delle terre rare ne ha suggerito la possibilità di utilizzo in molte applicazioni: come catalizzatore nella chimica dei fosfori, come fonte di acido fosforico, nei laser a ioni e nelle lampade a fluorescenza, in applicazioni geologiche e anche biologiche.
Negli ultimi anni ci sono stati molti studi riguardanti l’uso di fluoro-apatite quale matrice di confinamento per scorie radioattive. Al Politecnico di Milano, ad esempio, è stato sviluppato un metodo di sintesi allo stato solido per polveri di fluoro-apatite drogate con ioni di terre rare, le quali costituiscono i prodotti di fissione che si accumulano nel combustibile nucleare durante il funzionamento del reattore.
Recenti indagini con diversi metodi (spettroscopia con misure di radio-luminescenza, diffrazione a raggi X e scattering Raman) hanno potuto approfondire l’analisi della struttura dei campioni sintetizzati verificando la fattibilità dell’incorporazione di terre rare, in particolare il Gadolinio, in polveri di fluoro-apatite ottenute attraverso la sintesi allo stato solido.



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