As atividades de produção de plutônio da Guerra Fria criaram resíduos complexos. A vitrificação dos resíduos para armazenamento final é complicada pelo alumínio do reprocessamento de combustível nuclear. Saber como as partículas de alumínio se comportam em líquidos altamente radioativos é vital. Aqui, pesquisas focadas em partículas úmidas sugerem que as propriedades de massa das partículas não mudam substancialmente na radiólise. A radiólise gama levou à formação de hidrogênio a partir da água adsorvida com os átomos de oxigênio remanescentes na superfície ou intercalados na massa.

No local de Hanford, no estado de Washington, os resíduos radioativos de alto nível contêm grandes quantidades de partículas à base de alumínio. Por décadas, essas partículas foram expostas a grandes doses de radiação ionizante. Os engenheiros precisam entender as modificações induzidas pela radiação para auxiliar na dissolução e remoção das partículas dos resíduos. Para aqueles que tentam remover os resíduos, os resultados do estudo confirmam a necessidade de considerar a química e a física inesperadas na interface sólido-água, bem como a solubilidade em massa das fases de alumínio.

No site de Hanford, o resíduo altamente alcalino contém hidróxidos e oxihidróxidos de alumínio, tais como gibbsita (Al (OH) 3) e boehmite (AlO (OH)). Esses sólidos devem ser removidos antes da vitrificação. Os compostos de alumínio diminuem a estabilidade do resíduo vitrificado por meio da precipitação da nefelina. O alumínio geralmente está em partículas finas que são arrastadas nas correntes do processo como lamas. Essas minúsculas partículas podem interferir no fluxo de resíduos.

No Centro de Pesquisa de Fronteira de Energia da Dinâmica Interfacial em Ambientes e Materiais Radioativos (IDREAM), pesquisadores estão investigando a estabilidade radiolítica de hidróxidos e oxihidróxidos de alumínio, onde os efeitos da radiólise na interface sólido-água podem ser distinguidos do dano por radiação ao material a granel.

Neste estudo, gibbsita e boehmite foram irradiados para 2 MGy usando raios gama e para 175 MGy com partículas alfa (separadamente) e, em seguida, analisados ​​com um quadro de técnicas de caracterização de massa e superfície sensível.

Em cada caso, a comparação da defracção de raios-X e da espectroscopia Raman (que são sensíveis à estrutura em massa) para amostras puras e irradiadas mostrou pouca alteração devido à radiólise. Para estudar melhor essas amostras, a equipe usou a espectroscopia de fotoelétrons de raios-X (XPS) e o rendimento total de elétrons (TEY) de absorção de raios-X perto da espectroscopia de estrutura de borda (XANES). Nesses casos, evidências de mudanças específicas da superfície foram reveladas para amostras irradiadas com partículas alfa e com raios gama. A caracterização posterior com XPS de gibbsita e boemita indicou redução da superfície de alumínio (III) a alumínio metálico, bem como a formação de oxigênio não estequiométrico quando irradiado com partículas alfa. Alumínio K-edge XPS e TEY XANES revelaram a formação de defeitos centrados no oxigênio. Esses resultados são provavelmente devido à perda de hidrogênio dos grupos hidroxila (OH) e rearranjo dos átomos restantes.

A superfície parece ser sensível à radiólise, com pouco efeito no material a granel.