根据新的测量结果，在地底下用矿物锆石块储存的钚会在短短 1400 年内侵蚀其外壳。锆石不再是储存退役核武器和其他来源的放射性废物的首选物质，但测量其耐久性的新方法可能有助于更精确地估算其他存储材料的寿命。
这种新方法测量了每次锆石样品受到放射性钚喷射的 α 粒子撞击时平均脱落的原子数量。每次这些粒子之一撞击锆石等矿物时，都会击落数千个原子，破坏材料规则排列的晶体结构，使其更容易泄漏。但是研究人员一直难以确定确切的破坏速度。“我们实际上得出了一个相当确定的数字和一个日期，”剑桥大学的矿物物理学家伊恩·法南说。“在可用于储存核废料的材料中，一直缺乏这种可预测性。”
十年前，专家们思考如何处理放射性废物（特别是从退役武器和后处理反应堆燃料中产生的长寿命钚），他们提议将其与耐用矿物锆石混合后埋在地下储存。他们很快发现，锆石在受到辐射时膨胀高达 18%，使其作为潜在的容纳介质的吸引力降低。
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为了更好地评估锆石的持久力，法南及其在太平洋西北国家实验室的同事在一个磁共振成像 (MRI) 设备中旋转了与钚 239 混合的合成锆石小样品。该仪器专注于锆石中硅 29 同位素方向的变化。具体而言，在来自 MRI 的磁脉冲的响应下，同位素会以特定频率振动，具体取决于结晶态同位素和无序态同位素的数量。（以每分钟 200,000 转的速度旋转增强了仪器的分辨率。）
该团队在本周的《自然》杂志上发表的一份报告中称，他们发现每个 α 粒子大约会置换 5,000 个原子。之前的估计值在 1,000 到 2,000 之间，这意味着锆石的耐久性约为 6,000 年，这仅仅是地下设施预计能够不释放任何辐射地容纳核废料的数十万年的一小部分。
密歇根大学的材料科学家罗德尼·尤因说：“令我兴奋的是，将这项技术应用于其他材料的可能性”，例如目前储存钚的首选矿物烧绿石。
法南说，该方法也可能有助于评估拟议的内华达州尤卡山核废料储存库的耐久性，由于安全问题，该储存库的进展多年来一直受阻。