Araştırmacılar, çevresel ve nükleer atık yönetiminde cam korozyonunu izlemek ve modellemek için yeni bir yaklaşım buldu. Bor atomlarındaki küçük farklılıkların (izotopik imzalar), tehlikeli atık depolamak için kullanılan camın uzun vadeli davranışını daha iyi tahmin etmeye nasıl yardımcı olabileceği gösterildi. Bulgular, radyoaktif maddelerin binlerce yıl boyunca depolama alanlarından nasıl salındığına dair tahminlerin iyileştirilmesine katkı sunabilir.
Pekin Üniversitesi, Cambridge Üniversitesi ve ortak kurumlardan ekipler, camın genellikle radyonüklidler ve ağır metaller gibi kirleticileri hareketsizleştirip güvenli bir şekilde sabit bir yapı içinde kilitlemek için kullanıldığını vurguladı. Ancak yeraltı suyunun atık sahalarına sızması durumunda cam yavaş yavaş çözünebiliyor. Bu süreci anlamak, jeolojik atık depolarının güvenliği için kritik önem taşıyor.
ÇÖZÜNMEYİ İZLEMEK MÜMKÜN
Baş yazar Thomas L. Goût, “Bor izotopları, atık camların suyla nasıl etkileşim kurduğuna dair hassas ve doğrudan bir izleyici sağlıyor; camların ne zaman homojen olarak çözüldüğünü, sürecin ne zaman dönüştürülmüş bir yüzey tabakasından difüzyonla kontrol altına alındığını ortaya koyuyor” değerlendirmesini paylaştı. Araştırma ekibi, borun çözünen cam içinde nasıl hareket ettiğini izlemek için bor izotop ‘parmak izi’ yöntemini uyguladı.
Ekip, biri magnezyum içeren, diğeri magnezyum içermeyen iki tür borosilikat camı karşılaştırdı ve bor atomlarının difüzyonunun camın bileşimine ve suya maruz kalma süresine güçlü biçimde bağlı olduğunu saptadı. Laboratuvar deneylerinde camlar, 90 °C’de saf suda 112 güne kadar bekletildi. Bor izotopu ölçümleri, erken aşamalarda borun cam yüzeyinden eşit şekilde salındığını gösterdi.
MAGNEZYUMUN KORUYUCU TABAKASI
Zaman içinde, değişmiş yüzey tabakasından difüzyon, salınımı kontrol eden temel mekanizma hâline geldi. Magnezyum içeren camda, ikincil minerallerin oluşumu çözünmeyi yavaşlatarak yoğun ve koruyucu bir tabaka oluşturdu. Buna karşılık, magnezyum içermeyen cam, çok az koruma sağlayan bir yüzey tabakası geliştirerek borun yayılmaya devam etmesine olanak tanıdı. Çalışma, izotop bazlı tekniklerin, atık malzemelerde gelişen karmaşık reaksiyonlar hakkında ayrıntılı içgörü sağlayabildiğini ve bu bilginin gelecek yüzyıllar için daha güvenli depolama stratejileri tasarlamada hayati olduğunu vurguluyor.
MEKANİZMA AYRINTILARI AÇIK
Environmental and Biogeochemical Processes dergisinde yayımlanan çalışma, bor salınımı sırasında katı hâl difüzyon süreçlerine odaklanarak, cam çözünme mekanizmalarını incelemek için bor izotop parmak izi tekniklerinin uygunluğunu araştırdı. Araştırmacılar, “İki cam (magnezyumsuz 10B-ISG ve magnezyum içeren 6Li-Mg-EM), 90 °C’de 0,25 ila 112 gün boyunca deiyonize suda değiştirildi. Çözelti yenileme deneyleri, değişen yüzey tabakası özelliklerini daha ayrıntılı incelemek için kullanıldı” bilgisini paylaştı.
