Presentan un sensor óptico luminiscente que permitiría monitorizar el almacenamiento de residuos radioactivos

Basado en la utilización de arcillas sintéticas, detecta los cambios físico-químicos que se producen

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11-03-2019

 

Foto: De izquierda a derecha: Rosa Martín-Rodríguez; Fernando Aguado y Rafael Valiente, del grupo de investigación de Altas Presiones y Espectroscopía de la UC; y Ana C. Perdigón. el grupo de investigación de Altas Presiones y Espectroscopía de la UC; y Ana C. Perdigón.

La revista ACS Applied Materials & Interfaces ha publicado recientemente el trabajo "Eu3+ Luminescence in High Charge Mica: An In Situ Probe for the Encapsulation of Radioactive Waste in Geological Repositories", desarrrollado por las investigadoras del grupo de investigación de Química Inorgánica, Rosa Martín-Rodríguez y Ana C. Perdigón, y miembros del grupo de Altas Presiones y Espectroscopía, en colaboración con el Instituto de Ciencias de los Materiales de Sevilla (ICMS). 

"En este trabajo se presenta un nuevo sensor luminiscente que proporciona información sobre las interacciones de tipo físico-químico que ocurren entre residuos radioactivos de alta actividad y la barrera de ingeniería formada por arcillas en depósitos geológicos profundos", explica Ana C. Perdigón. "Se demuestra", añade Rosa Martín-Rodríguez, "la aplicación de las propiedades ópticas del europio (Eu3+) para monitorizar el almacenamiento de residuos radiactivos".

El sensor combina una arcilla sintética concreta que son las micas de alta carga y un catión luminiscente que es el europio. "Utilizamos esta arcilla porque presenta propiedades de adsorción* mejoradas con respecto a las arcillas naturales usadas tradicionalmente y, además, sirven como sensor luminiscente combinadas con europio en el seguimiento de los procesos físico-químicos de retención", describen las investigadoras.

"La inmovilización de los residuos radiactivos en la arcilla ocurre por dos mecanismos diferentes: uno temporal mediante el intercambio catiónico en la interlámina, y otro definitivo mediante la transformación a nuevas fases cristalinas en condiciones hidrotermales. El Eu3+ además de ser un excelente análogo químico de los actínidos, actúa como sensor luminiscente local para monitorizar dicha inmovilización" según se describe en el artículo.

Así, concluyen las investigadoras "el primer mecanismo, el intercambio catiónico, se caracteriza por la presencia de emisión verde y roja del Eu3+ y tiempos de vida cortos, mientras que el segundo mecanismo, la formación de disilicatos y aluminatos, se identifica por la desaparición de la emisión verde y tiempos de vida más largos".

Almacenamiento de residuos radioactivos

Con mayor frecuencia, los gobiernos se inclinan por la solución del Almacén Geológico Profundo (AGP) para los residuos radioactivos de alta actividad. Este sistema consiste en almacenarlos a gran profundidad en el interior de formaciones geológicas estables.

El AGP está formado por diferentes barreras naturales y de ingeniería cuyo principal objetivo es el retardo de la difusión de los residuos nucleares hacia la biosfera, estando constituido, principalmente, por el propio residuo sólido, el bidón de acero, un recubrimiento de arcillas y la roca donde se ha perforado la galería.

"Estos depósitos o AGP están basados en el concepto de multi-barrera", explica Ana C. Perdigón, "y la barrera de ingeniería es la barrera formada por arcillas, material elegido precisamente, por su plasticidad, por su capacidad para retener agua subterránea y por su alta capacidad de adsorción".  

Grupo de investigación de Química Inorgánica

El grupo de investigación de Química Inorgánica, dirigido por Fernando González, se enmarca en el departamento de Química e Ingeniería de Procesos y Recursos. Tiene una larga trayectoria en el desarrollo de nuevos materiales: síntesis, caracterización (estructural, textural, química o de  estabilidad térmica), y estudio de propiedades, así como su aplicación en adsorción (gases, sustancias químicas en disolución) catálisis y biomedicina. Se abordan problemas y proporciona soluciones en el campo de Química de Materiales y Adsorción de Contaminantes en sólidos.

*Adsorción: Proceso por el cual átomos, iones o moléculas de gases, líquidos o sólidos disueltos son atrapados o retenidos en una superficie