Um novo artigo a ser publicado em 16 de dezembro fornece uma nova visão significativa em nossa compreensão da biogeoquímica do urânio e pode ajudar com o legado nuclear do Reino Unido.

Conduzido por uma equipe de pesquisadores da Universidade de Manchester, Gestão da Fonte de Luz Diamante e Resíduos Radioativos, seu trabalho mostra pela primeira vez como o urânio forma um complexo urânio-enxofre nas condições geralmente encontradas no meio ambiente e como esse composto pode ser um intermediário importante na imobilização do urânio. Publicado em Ciência e Tecnologia Ambiental , o artigo é chamado de "Formação de um complexo de U (VI) -persulfeto durante a sulfetação ambientalmente relevante de óxidos de ferro (oxidrato)."

Professora Katherine Morris, reitor associado para instalações de pesquisa da Faculdade de Ciências e Engenharia, A University of Manchester e o diretor de pesquisa do BNFL Research Centre in Radwaste Disposal explicam por que recriar e estudar esses complexos químicos é altamente relevante para entender e lidar com rejeitos radioativos:"Ser capaz de prever o comportamento do urânio durante o descarte geológico, precisamos levar em consideração que ele pode ter interagido com outros processos ocorrendo no solo. Essas chamadas reações biogeoquímicas são frequentemente um conjunto complexo de interações entre espécies químicas dissolvidas, superfícies minerais, e microorganismos. "

O estudo recente é a primeira vez que os pesquisadores mostram que um complexo de sulfeto de urânio pode se formar em condições representativas de um ambiente subterrâneo profundo. Este complexo então se transforma em nanopartículas de óxido de urânio altamente imóveis.

No experimento, os pesquisadores estudaram o urânio quando ele fica na superfície do mineral ferrihidrita, que é um mineral amplamente difundido no meio ambiente. Os pesquisadores usaram um método baseado em raios-X chamado Espectroscopia de Absorção de Raios-X (XAS) para estudar as amostras na Diamond Light Source, o Síncrotron nacional do Reino Unido. Os dados XAS, em combinação com modelagem computacional, mostrou que durante a reação de sulfetação, um complexo de U (VI) -persulfeto de curta duração formado durante este processo biogeoquímico.

Professor Sam Shaw, co-investigador e professor de mineralogia ambiental na Universidade de Manchester; "O brilho do feixe síncrotron na amostra faz com que o urânio emita raios X. Ao analisar o sinal de raios X das amostras, nossa equipe foi capaz de determinar a forma química do urânio, e a quais outros elementos ele está vinculado. Para validar ainda mais a teoria sobre a via de formação dos complexos de urânio-enxofre, nossa equipe também fez simulações de computador para concluir qual tipo de complexo tem maior probabilidade de se formar. Esta é a primeira observação desta forma de urânio em condições aquosas, e fornece uma nova visão sobre como o urânio se comporta em ambientes onde o sulfeto está presente. Este trabalho demonstra a compreensão profunda que podemos desenvolver desses sistemas complexos e esse conhecimento ajudará a apoiar os esforços para gerenciar resíduos radioativos em uma instalação de disposição geológica. "

Dr. Luke Townsend, pós-doutorado em radioquímica ambiental na Universidade de Manchester, que realizou esta pesquisa como parte de seu Ph.D., acrescenta ainda, “Ao tentar imitar os processos ambientais em laboratório, é um desafio produzir precisos, alta qualidade, ciência reproduzível com experimentos complexos, ao mesmo tempo que mantém a relevância para o ambiente de geodisposição. Contudo, obter resultados empolgantes como esses torna todo o trabalho árduo e comprometimento com o projeto de mim e do grupo, tanto em nossos laboratórios em Manchester quanto nas linhas de luz em Diamond, completamente valioso. "

As medições XAS foram realizadas em Diamond nas linhas de luz I20 e B18 pelos pesquisadores que usaram experimentos de sulfetação altamente controlados que imitam processos biogeoquímicos no ambiente subterrâneo profundo. Isso foi combinado com análises geoquímicas e modelagem computacional para rastrear e compreender o comportamento do urânio.

Diretor de ciências físicas da Diamond, Laurent Chapon, conclui, "Este é outro exemplo de como as ferramentas analíticas de última geração do Diamond estão permitindo que os cientistas sigam processos complexos e os ajudem a enfrentar os desafios do século 21. Neste caso, nossas linhas de luz permitiram que os usuários obtivessem uma visão real sobre a relevância ambiental deste novo complexo de urânio-enxofre, que alimenta nossa compreensão do descarte geológico. "