Stockage sûr des déchets nucléaires, de nouvelles façons de produire et de stocker l'hydrogène, et les technologies de capture et de réutilisation des gaz à effet de serre sont toutes des retombées potentielles d'une nouvelle étude menée par des chercheurs de l'Université de Guelph.

Publié récemment dans Rapports scientifiques , l'étude impliquait la toute première utilisation de l'antimatière pour étudier les processus liés au stockage potentiel à long terme des déchets des réacteurs nucléaires, dit l'auteur principal et professeur de chimie Khashayar Ghandi.

La recherche peut finalement aider à concevoir des voûtes souterraines plus sûres pour le stockage permanent des déchets radioactifs, y compris les déchets des centrales nucléaires de l'Ontario. Ces installations produisent près des deux tiers des besoins énergétiques de la province.

« L'énergie nucléaire fournit une source d'électricité propre. Cependant, il faut traiter les déchets nucléaires des réacteurs qui produisent de l'électricité, ", a déclaré Gandhi.

Actuellement, les grappes de combustible nucléaire irradié, encore hautement radioactives, sont conservées dans des chambres fortes en stockage temporaire.

Long terme, les experts visent à utiliser des dépôts géologiques profonds pour enfouir définitivement le matériau. Enterré dans des formations rocheuses à des centaines de mètres sous terre, les conteneurs de carburant seraient maintenus dans des barrières artificielles et naturelles telles que des argiles pour protéger les personnes et l'environnement des radiations.

Il en faut presque 100, 000 ans pour que la radioactivité des déchets nucléaires revienne au niveau de l'uranium naturel dans le sol. « Il est important de comprendre les conditions les plus sûres pour de tels systèmes de stockage, ", a déclaré Gandhi.

Lui et ses étudiants ont travaillé avec des collaborateurs du Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives. Les réacteurs nucléaires fournissent plus de 75 % des besoins énergétiques de la France.

L'équipe a étudié la chimie des rayonnements et la structure électronique des matériaux à des échelles inférieures au nanomètre, ou des millionièmes de millimètres.

Ils ont préparé des échantillons d'argile en couches ultra-minces dans son laboratoire de l'U de G. Travaillant à l'accélérateur de particules TRIUMF à Vancouver, l'équipe a bombardé les échantillons avec des particules subatomiques d'antimatière appelées muons positifs.

Sur la base de ces toutes premières mesures à l'accélérateur, il a dit, le système de l'équipe est un outil éprouvé qui permettra d'utiliser les études radiologiques des matériaux pour stocker les déchets nucléaires. C'est important pour le Canada, où l'industrie nucléaire cherche à construire son premier dépôt géologique d'ici le milieu du siècle.

"Ce système peut maintenant être appliqué avec d'autres mesures pour déterminer et aider à concevoir potentiellement le meilleur matériau pour les conteneurs et les barrières dans la gestion des déchets nucléaires."

Ghandi a déclaré que l'étude a également montré des propriétés intrigantes des argiles qui peuvent les rendre utiles dans d'autres industries. Les argiles peuvent servir de catalyseurs pour changer les produits chimiques d'une forme à une autre, un avantage pour les entreprises pétrochimiques fabriquant divers produits à partir du pétrole. D'autres industries pourraient utiliser des argiles pour capter les gaz à effet de serre tels que le dioxyde de carbone et utiliser ces gaz pour fabriquer de nouveaux produits.

Les argiles pourraient également être combinées avec d'autres composés pour aider à stocker l'hydrogène en tant que source d'énergie propre.

Dans tous les cas, Gandhi a dit, les découvertes de l'équipe de recherche offrent une nouvelle façon d'étudier les matériaux sub-nano et les processus chimiques dans des environnements confinés.