p A Torre Inclinada de Pisa deve seu ângulo perigoso ao fraco subsolo sobre o qual suas fundações foram construídas, de volta ao século 12. Sua inclinação, que piorou gradualmente até que engenheiros modernos o prenderam no final da década de 1990, é um bom exemplo de como mudanças incrementais na geomecânica podem resultar em grandes impactos ao longo do tempo. p Compreender a mecânica dos materiais de barro, e suas interações com tudo o mais - fluidos, a atmosfera, minas, recursos naturais como petróleo e gás, e até estruturas como pontes, casas, e marcos históricos como a torre de Pisa - é a especialidade do professor de engenharia civil e ambiental Duke Tomasz Hueckel.

p Agora, Hueckel e Manolis Veveakis, membro do corpo docente da Duke CEE, ambos especialistas em geomecânica multifísica, usará $ 800, 000 subsídio do Departamento de Energia para determinar como os processos físicos e químicos nas profundezas da terra podem interferir ou degradar as instalações de armazenamento de resíduos nucleares, e como os engenheiros podem mitigar melhor esses efeitos.

p O armazenamento de lixo nuclear apresenta desafios únicos, para dizer o mínimo. Uma barra de combustível desativada ainda é altamente radioativa, pois permanece por dez anos em um tanque de resfriamento; mesmo depois de sua sentença no tanque ter sido cumprida, registra uma temperatura de cerca de 215 graus Fahrenheit, e o tempo que levará para chegar a um ponto em que não seja mais perigosamente radioativo é cerca de 10, 000 anos de distância.

p Atualmente, a maioria dos resíduos nucleares é temporariamente alojada em torno da usina onde foi produzida, mas esses locais são vulneráveis, conforme ilustrado pelo colapso de 2011 em Fukushima, Japão, após um tsunami devastador que inundou o local da usina nuclear com água salgada. Um lugar mais seguro para armazenar lixo nuclear, de acordo com Hueckel, está entre 400 metros e 800 metros abaixo da superfície da Terra.

p Por décadas, países com capacidade nuclear em todo o mundo têm se ocupado projetando depósitos de terra profunda para seus resíduos. Cada design varia, mas muitas das características propostas são as mesmas:um túnel vertical fornece acesso a uma série de câmaras ou galerias, cada um forrado com pelotas ou tijolos de argila bentonita, ou outra rocha triturada ou pulverizada; rachaduras entre os tijolos são preenchidas com mais argila, em seguida, umedecido para selar firmemente toda a construção. O próprio resíduo é envolto em caixas grossas de titânio ou aço inoxidável, e cada recipiente é inserido como um plugue em uma única câmara, onde suas múltiplas barreiras o mantêm isolado das interações humanas e ambientais em um futuro distante.

p Mas, diz Hueckel, o calor constante emitido pelos resíduos nucleares tem um efeito perturbador nas rochas circundantes; depois de apenas algumas centenas de anos, pode secar e rachar, quebrando a barreira protetora e permitindo que os radionuclídeos migrem em direção à nossa ecosfera.

p Outros processos geoquímicos também podem degradar os materiais de barreira - corroendo as latas de metal ou transformando as argilas.

p "Com a nova concessão, estamos encarregados de compreender como a temperatura e a pressão contribuem para a secagem e rachaduras no repositório planejado, e que tipos de remédios podemos propor, "disse Hueckel.

p Uma abordagem se inspira em antigos inventores, que misturavam lama com pêlos de animais para reforçar o piso de seus estábulos. Hueckel planeja testar a mesma técnica, substituindo pêlos de animais por fibras modernas de tamanho nanométrico ou micro.

p Ele também está procurando maneiras de organizar os elementos das barreiras projetadas de forma a induzir rachaduras por cisalhamento em vez de rachaduras por tração mais prejudiciais. "Em muitos lugares onde você vê rachaduras inclinadas nos materiais, como em um iceberg, as duas superfícies deslizam uma após a outra, mas não se abrem, "Hueckel explica." Isso poderia reduzir o potencial de migração de radionuclídeos.