Ученые Московского государственного университета и Национального исследовательского центра «Курчатовский институт» изучили свойства соединений плутония и нептуния с помощью синхротронного излучения. Результаты помогут точнее прогнозировать распространение опасных радионуклидов из подземных хранилищ и оценивать их безопасность на сотни и тысячи лет вперед. Об этом рассказала младший научный сотрудник МГУ Анастасия Кузенкова на конференции SKIF-2026.

При захоронении радиоактивных отходов один из главных рисков связан с проникновением воды через защитные барьеры. Взаимодействуя с ней, радионуклиды могут образовывать растворимые соединения, перемещаться за пределы хранилища и попадать в окружающую среду.

Один из перспективных способов обращения с радиоактивными отходами — захоронение на глубине в сотни метров в устойчивых горных породах. Безопасность таких объектов обеспечивает многобарьерная система, включающая матрицу отходов, контейнеры, буферные и герметизирующие материалы, а также окружающую породу.

Чтобы оценить надежность этой системы, ученым необходимо понимать, как радионуклиды взаимодействуют с природными водами и защитными материалами, какие соединения при этом образуются и насколько они устойчивы.

Что выяснили ученые

Исследователи сосредоточились на плутонии и нептунии — актинидах, некоторые изотопы которых обладают высокой радиотоксичностью и длительным периодом полураспада. С помощью синхротронного излучения они изучили соединения этих элементов со щелочными и щелочноземельными металлами, а также карбонатными и фосфатными группами.

Для исследования ученые использовали рентгеноструктурный анализ, позволяющий определять кристаллическое строение веществ, и рентгеновскую спектроскопию поглощения, с помощью которой устанавливают степень окисления элементов и их ближайшее атомное окружение.

Эти методы позволили определить межатомные расстояния, координационные числа и параметры кристаллических структур исследуемых соединений.

Кроме того, ученые впервые установили структуры ряда соединений актинидов, ранее не описанных в научной литературе.

В частности, среди изученных веществ — двойные карбонаты пятивалентных плутония и нептуния, а также фосфаты тория и церия с натрием.

Затем исследователи изучили растворимость твердых соединений и рассчитали их термодинамические константы. Эти данные позволяют оценивать устойчивость радиоактивных веществ в водной среде и прогнозировать концентрации радионуклидов при различных условиях.

По словам Анастасии Кузенковой, полученные результаты помогают лучше понимать пути миграции опасных элементов и прогнозировать, насколько безопасными останутся хранилища радиоактивных отходов через сотни и тысячи лет. На основе этих данных специалисты смогут определять, какие параметры систем захоронения необходимо изменить для повышения их надежности.

Исследования в этом направлении ведутся не первый год. Еще в декабре 2023 года ученые МГУ и Курчатовского института с участием Кузенковой расшифровали структуры карбонатов пятивалентного нептуния, над которыми исследователи работали несколько десятилетий. Тогда они впервые полностью описали кристаллическое строение двух соединений нептуния с натрием и калием.

Для Кыргызстана проблема распространения радиоактивных веществ также актуальна из-за наследия советской уранодобычи. В июне 2026 года Минприроды КР предложило установить единые правила радиоэкологического мониторинга бывших урановых производств, хвостохранилищ и других объектов после рекультивации.

О конференции

Международная конференция «Синхротронные исследования: Наука, Знания, Инновации, Будущее» (SKIF-2026) проходит с 18 по 23 октября 2026 года в Новосибирске.

Мероприятие приурочено к открытию Центра коллективного пользования «Сибирский кольцевой источник фотонов» (СКИФ), предназначенного для исследований структуры и свойств материалов с помощью синхротронного излучения.