นักวิจัยค้นพบวิธีการใหม่สำหรับการติดตามและจำลองการกัดกร่อนของแก้วในการจัดการขยะสิ่งแวดล้อมและกากนิวเคลียร์ พวกเขาค้นพบว่าความแตกต่างเพียงเล็กน้อยในอะตอมโบรอนสามารถช่วยให้นักวิทยาศาสตร์คาดการณ์พฤติกรรมระยะยาวของแก้วที่ใช้จัดเก็บขยะอันตรายได้ดีขึ้น การค้นพบนี้อาจช่วยปรับปรุงการคาดการณ์การปล่อยสารกัมมันตรังสีจากแหล่งกักเก็บในช่วงเวลาหลายพันปี
นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยปักกิ่ง มหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ และสถาบันพันธมิตร เน้นย้ำว่าแก้วมักถูกนำมาใช้เพื่อตรึงสารปนเปื้อน เช่น นิวไคลด์กัมมันตรังสีและโลหะหนัก โดยกักเก็บอย่างปลอดภัยไว้ในโครงสร้างที่มั่นคง อย่างไรก็ตาม เมื่อน้ำใต้ดินซึมเข้าสู่แหล่งกำจัด แก้วจะค่อยๆ ละลาย การทำความเข้าใจกระบวนการนี้เป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งต่อการสร้างความมั่นใจในความปลอดภัยของแหล่งเก็บขยะทางธรณีวิทยา
ไอโซโทปโบรอนให้ตัวติดตามที่ไวและโดยตรง
“ไอโซโทปโบรอนเป็นสารติดตามที่ไวและแม่นยำเกี่ยวกับปฏิกิริยาระหว่างแก้วกับน้ำ” โทมัส แอล. กูต์ หัวหน้าทีมวิจัยกล่าว “ไอโซโทปเหล่านี้ช่วยระบุช่วงเวลาที่แก้วละลายอย่างสม่ำเสมอ และช่วงเวลาที่กระบวนการนี้ถูกควบคุมโดยการแพร่ผ่านชั้นผิวที่เปลี่ยนแปลงรูปร่าง”
ทีมวิจัยใช้ “ลายนิ้วมือ” ไอโซโทปโบรอนเพื่อติดตามการเคลื่อนที่ของโบรอนภายในแก้วที่กำลังละลาย จากการเปรียบเทียบแก้วโบโรซิลิเกตสองชนิด คือชนิดที่มีแมกนีเซียมและชนิดที่ไม่มีแมกนีเซียม ทีมวิจัยค้นพบว่าการแพร่ของอะตอมโบรอนขึ้นอยู่กับองค์ประกอบของแก้วและระยะเวลาที่สัมผัสกับน้ำเป็นอย่างมาก
นักวิจัยชี้ให้เห็นว่าในการทดลองในห้องปฏิบัติการ แก้วถูกนำไปแช่ในน้ำบริสุทธิ์ที่อุณหภูมิ 90 องศาเซลเซียส นานถึง 112 วัน การวัดไอโซโทปโบรอนแสดงให้เห็นว่าในระยะแรก โบรอนถูกปล่อยออกมาจากพื้นผิวแก้วอย่างสม่ำเสมอ
ข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับปฏิกิริยาที่ซับซ้อน
อย่างไรก็ตาม เมื่อเวลาผ่านไป การแพร่ผ่านชั้นผิวที่เปลี่ยนแปลงไปได้กลายเป็นกลไกสำคัญที่ควบคุมการปลดปล่อย ในแก้วที่มีแมกนีเซียม การก่อตัวของแร่ธาตุทุติยภูมิทำให้การละลายช้าลง ก่อให้เกิดชั้นป้องกันที่หนาแน่น ในทางตรงกันข้าม แก้วที่ไม่มีแมกนีเซียมกลับพัฒนาชั้นผิวที่ให้การป้องกันน้อยมาก ทำให้โบรอนยังคงแพร่ออกได้ ตามข่าวประชาสัมพันธ์
การศึกษานี้แสดงให้เห็นว่าเทคนิคที่ใช้ไอโซโทปสามารถให้ข้อมูลเชิงลึกโดยละเอียดเกี่ยวกับปฏิกิริยาที่ซับซ้อนที่เกิดขึ้นภายในวัสดุเหลือใช้ ความรู้ดังกล่าวเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการออกแบบกลยุทธ์การจัดเก็บที่ปลอดภัยยิ่งขึ้นสำหรับกากนิวเคลียร์และกากอุตสาหกรรมในอีกหลายศตวรรษข้างหน้า
การศึกษาวิจัยตรวจสอบความเหมาะสมของเทคนิคการพิมพ์ลายนิ้วมือไอโซโทปโบรอน
งานวิจัยนี้ตีพิมพ์ในวารสาร Environmental and Biogeochemical Processes โดยศึกษาความเหมาะสมของเทคนิคการพิมพ์ลายนิ้วมือไอโซโทปโบรอนสำหรับศึกษากลไกการละลายของแก้ว โดยมุ่งเน้นไปที่กระบวนการแพร่ในสถานะของแข็งระหว่างการปลดปล่อยโบรอน
“แก้วสองใบ (แก้ว 10B-ISG ปราศจากแมกนีเซียม และแก้ว 6Li-Mg-EM ที่มีแมกนีเซียม) ถูกเปลี่ยนแปลงในน้ำปราศจากไอออนที่อุณหภูมิ 90 องศาเซลเซียส เป็นเวลา 0.25 ถึง 112 วัน การทดลองสร้างสารละลายใหม่ถูกนำมาใช้เพื่อศึกษาคุณสมบัติของชั้นผิวที่เปลี่ยนแปลงไปเพิ่มเติม” นักวิจัยกล่าวในการศึกษานี้
ที่เวลา ≤ 28 วัน อัตราส่วนไอโซโทปโบรอน (11B/10B) ของสารละลาย 6Li-Mg-EM สอดคล้องกับการปลดปล่อยโบรอนที่สอดคล้องกันอย่างชัดเจนควบคู่ไปกับกระบวนการดูดซับ/การตกตะกอนร่วมกับแร่ธาตุทุติยภูมิ แต่อัตราส่วนของสารละลาย 11B/10B ที่ลดลงที่เวลามากกว่า 28 วัน บ่งชี้ว่าการแพร่กระจายเกิดขึ้นทั่วชั้นที่เปลี่ยนแปลง ณ แนวหน้าการละลายที่แยกออกจากแนวหน้าการละลายของลิเธียมในเชิงพื้นที่
งานวิจัยนี้นำเสนอไอโซโทปโบรอนในฐานะตัวติดตามในแหล่งกำเนิด เพื่อศึกษากลไกการละลายของแก้ว ซึ่งช่วยในการคาดการณ์การปล่อยสารปนเปื้อนระหว่างอันตรกิริยาระหว่างแก้วกับสารละลายในน้ำเสีย
แล้วพบกับสาระดีๆแบบนี้ทางด้านงานช่าง งานวิศวกรรม และอุตสาหกรรมได้ที่ นายช่างมาแชร์ นะครับ
Website: www.naichangmashare.com
Facebook: https://www.facebook.com/naichangmashare/
Blockdit : https://www.blockdit.com/naichangmashare
Instragram: https://www.instagram.com/naichangmashare/
Twitter: https://twitter.com/naichangmashare
Youtube: https://www.youtube.com/@naichangmashare
TikTok : https://www.tiktok.com/@naichangmashare
