Un equipo internacional de científicos, dirigido por el Helmholtz Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR), ha encontrado un nuevo compuesto de plutonio con un estado de oxidación pentavalente inesperado. Esta nueva fase de plutonio es sólida y estable, y puede ser una fase transitoria en los depósitos de desechos radiactivos. Los resultados se publicaron esta semana en Angewandte Chemie como un documento muy importante (VIP).
Los países de todo el mundo están haciendo esfuerzos para mejorar la seguridad del almacenamiento de residuos nucleares a fin de evitar la liberación de nucleidos radiactivos al medio ambiente. Se ha demostrado que el plutonio es transportado por las aguas subterráneas desde sitios contaminados durante kilómetros en forma de coloides, que se forman por interacción con arcilla, óxidos de hierro o materia orgánica natural. Un equipo de científicos dirigido por el HZDR estudia la química de los actínidos en condiciones ambientalmente relevantes, sintetizando dichos compuestos y luego estudiando su comportamiento electrónico y estructural, tanto con métodos avanzados de rayos X de sincrotrón de manera experimental como teórica.
El último artículo del equipo internacional muestra cómo un experimento que aparentemente salió mal conduce a un gran avance: el descubrimiento de una nueva forma estable de plutonio.
Todo comenzó cuando Kristina Kvashnina, física del HZDR y basada en la línea de luz ROBL en el ESRF, y su equipo intentaban crear nanopartículas de dióxido de plutonio utilizando diferentes precursores para estudiar en ROBL. Cuando utilizaron el precursor de Pu (VI), se dieron cuenta de que se produjo una reacción extraña durante la formación de las nanopartículas de dióxido de plutonio. “Cada vez que creamos nanopartículas a partir de otros precursores Pu (III), (IV) o (V), la reacción es muy rápida, pero aquí observamos un fenómeno extraño a mitad de camino”, explica Kvashnina. Ella pensó que debía ser Pu (V), plutonio pentavalente, una forma nunca antes observada del elemento, después de hacer un experimento de detección de fluorescencia de resolución de alta energía (HERFD) en el borde de Pu L3 en ROBL.
Fase estable de Pu (V)! – no, es imposible, no existe, la síntesis debe haber salido mal ”, dijo, en ese momento, el equipo de químicos, de la Universidad Estatal de Moscú, cuando todos juntos analizaron los datos. “Los químicos estaban completamente incrédulos, pero los resultados fueron bastante claros”, agrega Kvashnina.
La única forma de estar seguro de la existencia de este compuesto pentavalente sería confirmarlo usando HERFD en el borde de Pu M4. Kvashnina explica: “Nuestra elección de la línea de luz fue sencilla: ID26, ya que es el mejor lugar, con respecto a la intensidad y la resolución energética, donde se pueden realizar estudios de espectroscopía de absorción de rayos X de alta resolución a baja energía. De hecho, el experimento Pu M4 edge HERFD se realizó en ID26 por primera vez. Hasta donde sabemos, los datos HERFD en el borde de Pu M4 nunca se han informado en la literatura y nunca se han explotado ”.
Los experimentos confirmaron la suposición inicial, y una repetición tres meses después incluso demostró la estabilidad a largo plazo de la fase. Al mismo tiempo, los teóricos en Suecia estaban ocupados haciendo predicciones de las características espectrales del borde Pu M4 y los teóricos de ROBL identificó las especies de esa nueva fase. Al final todo se unió y se confirmó la nueva fase Pu (V).
Muchos científicos trabajan en la predicción de lo que sucede con los desechos nucleares en millones de años. “Es una tarea difícil y solo son posibles las predicciones teóricas, pero la existencia de esta nueva fase sólida de Pu (V), que es estable, deberá tenerse en cuenta de ahora en adelante. Cambiará, con seguridad, las predicciones teóricas del comportamiento del plutonio en el medio ambiente durante un período de millones de años ”, concluye Kvashnina.
El artículo publicado en Angewandte Chemie y ha sido seleccionado como un V ery I mportante P aper ( VIP ) de acuerdo con la evaluación de dos árbitros. Menos del 5% de los manuscritos en la revista reciben una evaluación tan positiva.
Con información de: The European Synchrotron
