Группа под руководством Университета штата Пенсильвания получила $1 млн от Министерства энергетики США на решение проблемы трёх продуктов деления, разъедающих оборудование перспективных ядерных реакторов. Речь идёт о самарии, европии и теллуре — химических побочных элементах, возникающих при расщеплении урана в реакторах на расплавленных солях (molten salt reactors).Такие реакторы выигрывают у традиционных водо-водяных по эффективности использования топлива и позволяют перерабатывать отработанные материалы. Однако агрессивная химическая среда внутри них создаёт атомно-масштабную угрозу. Самарий и европий мешают рециклингу топлива и работе реактора, а теллур вступает в реакции с металлами конструкции, ускоряя коррозию.Источник изображения: David Kubarek / Penn StateРуководитель проекта профессор Ходжон Ким пояснил: команда будет изучать степени окисления элементов — то есть сколько электронов атом теряет или приобретает, поскольку именно это определяет их химическое поведение. Эксперименты проведут в условиях пиропроцессинга — высокотемпературной переработки на расплавах солей — вместе с Университетом Невады в Рино и Национальной лабораторией Айдахо. Докторант Алок Пандей растворит три целевых элемента в солевых расплавах и пропустит через смесь ток, варьируя потенциал, чтобы отследить переходы между окислительными состояниями.Ключевой инструмент — жидкий висмут, который, как ранее установила лаборатория Кима, действует как химическая губка, избирательно захватывая редкоземельные элементы из жидких солей. Проект возобновляет усилия 2018 года, когда анализ самария зашёл в тупик из-за его ничтожных концентраций и непредсказуемого поведения. Новые диагностические методы должны позволить решить эту головоломку.Если техника сработает, то инженеры получат способ продлевать службу передовых реакторов, извлекать больше энергии из каждого грамма урана и радикально сокращать объём долгоживущих ядерных отходов, делая замкнутый топливный цикл реальностью.