Uma equipe internacional de cientistas, liderado pelo Helmholtz Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR), encontraram um novo composto de plutônio com uma inesperada, estado de oxidação pentavalente, usando o ESRF, o Síncrotron Europeu, Grenoble, França. Esta nova fase do plutônio é sólida e estável, e pode ser uma fase transitória em depósitos de rejeitos radioativos. Os resultados são publicados esta semana em Angewandte Chemie como um documento muito importante (VIP).

Países em todo o mundo estão fazendo esforços para melhorar a segurança do armazenamento de resíduos nucleares, a fim de evitar a liberação de nuclídeos radioativos no meio ambiente. Plutônio, foi mostrado para ser transportado por águas subterrâneas de locais contaminados por quilômetros na forma de colóides, que são formados pela interação com a argila, óxidos de ferro ou matéria orgânica natural. Uma equipe de cientistas liderada pelo HZDR estuda a química dos actinídeos em condições ambientalmente relevantes, sintetizando tais compostos, e então estudar seu comportamento eletrônico e estrutural com métodos avançados de raios-X síncrotron experimentalmente e teoricamente.

O último artigo da equipe internacional mostra como um experimento aparentemente deu errado leva a um avanço:a descoberta de uma nova forma estável de plutônio.

Tudo começou quando Kristina Kvashnina, físico de HZDR e baseado na linha de luz ROBL no Síncrotron europeu - ESRF (uma linha de luz de propriedade e operada pela HZDR), e sua equipe estava tentando criar nanopartículas de dióxido de plutônio usando diferentes precursores a serem estudados na ROBL. Quando eles usaram o precursor Pu (VI), eles perceberam que uma estranha reação ocorreu durante a formação das nanopartículas de dióxido de plutônio. "Cada vez que criamos nanopartículas de outros precursores Pu (III), (IV) ou (V) a reação é muito rápida, mas aqui observamos um fenômeno estranho no meio do caminho, "explica Kvashnina. Ela imaginou que deveria ser Pu (V), plutônio pentavalente, uma forma nunca observada antes do elemento, depois de fazer um experimento de detecção de fluorescência de alta resolução de energia (HERFD) na borda de Pu L3 em ROBL.

"Uma fase estável de Pu (V)! - não, é impossível, não existe, a síntese deve ter dado errado, "disse a equipe de químicos, da Universidade Estadual de Moscou quando analisaram os dados. "Os químicos ficaram totalmente descrentes, mas os resultados foram bastante claros, "Kvashnina acrescenta.

A única maneira de ter certeza da existência desse composto pentavalente seria confirmá-lo usando HERFD na borda do Pu M4. Kvashnina explica:"Nossa escolha de linha de luz foi direta:a linha de luz ESRF-ID26, como é o melhor lugar, em relação à intensidade e resolução de energia, onde tais estudos de espectroscopia de absorção de raios-X de alta resolução em baixas energias podem ser feitos. Na verdade, o experimento HERFD de borda Pu M4 foi feito em ID26 pela primeira vez. Para o melhor de nosso conhecimento, Os dados HERFD na borda Pu M4 nunca foram relatados na literatura e nunca foram explorados. "

Os experimentos confirmaram a suposição inicial, e uma repetição três meses depois até demonstrou a estabilidade da fase a longo prazo. Ao mesmo tempo, teóricos da Suécia estavam ocupados fazendo previsões das características espectrais de borda do Pu M4, e teóricos da ROBL identificaram as espécies dessa nova fase. No final, tudo se juntou e a nova fase do Pu (V) foi confirmada.

Muitos cientistas trabalham na previsão do que acontecerá com o lixo nuclear em milhões de anos. “É uma tarefa difícil e apenas previsões teóricas são possíveis, mas a existência desta nova fase sólida Pu (V), que é estável, terá que ser levado em consideração a partir de agora. Vai mudar, com certeza, as previsões teóricas do comportamento do plutônio no meio ambiente ao longo de um período de milhões de anos, "conclui Kvashnina.