Veilige opslag van nucleair afval, nieuwe manieren om waterstof op te wekken en op te slaan, en technologieën voor het opvangen en hergebruiken van broeikasgassen zijn allemaal mogelijke spin-offs van een nieuwe studie door onderzoekers van de Universiteit van Guelph.

Onlangs gepubliceerd in Wetenschappelijke rapporten , de studie omvatte het allereerste gebruik van antimaterie om processen te onderzoeken die verband houden met mogelijke langdurige opslag van afval van kernreactoren, zegt hoofdauteur en scheikundeprofessor Khashayar Ghandi.

Het onderzoek kan uiteindelijk helpen bij het ontwerpen van veiligere ondergrondse kluizen voor permanente opslag van radioactief afval, inclusief afval van de kerncentrales van Ontario. Die installaties produceren bijna twee derde van de energiebehoefte van de provincie.

"Kernenergie zorgt voor een schone bron van elektriciteit. er moet worden omgegaan met het kernafval van reactoren die elektriciteit opwekken, ' zei Ghandi.

Momenteel, gebruikte kernbrandstofbundels - nog steeds zeer radioactief - worden bewaard in kluizen in tijdelijke opslag.

Langetermijn, experts streven ernaar om diepe geologische opslagplaatsen te gebruiken om het materiaal permanent te begraven. Begraven in rotsformaties honderden meters onder de grond, de brandstofcontainers zouden worden vastgehouden in kunstmatige en natuurlijke barrières zoals klei om mensen en het milieu te beschermen tegen straling.

Het duurt bijna 100, 000 jaar voor radioactiviteit uit kernafval om terug te keren naar het niveau van natuurlijk uranium in de grond. "Het is belangrijk om de veiligste omstandigheden voor dergelijke opslagsystemen te begrijpen, ' zei Ghandi.

Hij en zijn studenten werkten samen met medewerkers van de Franse commissie voor alternatieve energie en atoomenergie. Kernreactoren voorzien in meer dan 75 procent van de Franse elektriciteitsbehoefte.

Het team bestudeerde stralingschemie en elektronische structuur van materialen op schalen kleiner dan nanometer, of miljoenste millimeters.

Ze maakten monsters van klei in ultradunne lagen in zijn U of G-lab. Werken bij de TRIUMF deeltjesversneller in Vancouver, het team bestookte de monsters met subatomaire antimateriedeeltjes die positieve muonen worden genoemd.

Op basis van deze allereerste metingen aan het gaspedaal, hij zei, het systeem van het team is een beproefd hulpmiddel dat stralingsstudies mogelijk maakt van materiaal dat wordt gebruikt om nucleair afval op te slaan. Dat is belangrijk voor Canada, waar de nucleaire industrie tegen het midden van de eeuw haar eerste geologische opslagplaats wil bouwen.

"Dit systeem kan nu samen met andere metingen worden toegepast om het beste materiaal voor containers en barrières in het beheer van nucleair afval te bepalen en mogelijk te ontwerpen."

Ghandi zei dat de studie ook intrigerende eigenschappen van klei aantoonde die ze nuttig kunnen maken in andere industrieën. Klei kan dienen als katalysator om chemicaliën van de ene vorm in de andere te veranderen - een voordeel voor petrochemische bedrijven die verschillende producten van olie maken. Andere industrieën kunnen klei gebruiken om gassen die de aarde opwarmen, zoals koolstofdioxide, op te vangen en die gassen te gebruiken om nieuwe producten te maken.

Klei kan ook worden gecombineerd met andere verbindingen om waterstof op te slaan als een schone energiebron.

In alle gevallen, Ghandi zei, de bevindingen van het onderzoeksteam bieden een nieuwe manier om sub-nano materialen en chemische processen in besloten omgevingen te bestuderen.