当乏核燃料中的化合物分解时，它们会释放放射性元素并污染地面和水。科学家们知道一种乏燃料化合物二氧化镎会与水发生反应，但他们并不完全了解这个过程。一项研究使用先进的电子显微镜技术来研究二氧化镎的微观结构如何驱动化学反应，使其溶解到环境中。结果表明，镎倾向于在材料晶粒聚集的地方溶解，称为晶界。与较小的材料颗粒相比，镎更不容易溶解在较大的材料颗粒的晶界处。
影响
核电站以乏核燃料的形式产生高放射性废物.为防止辐射逸出，工厂运营商将乏燃料储存在核反应堆场址的水池和干桶中。然而，这不是一个永久的解决方案。要将放射性物质安全地储存数十万年，需要在地质稳定的地点进行地下处置。规划这种储存需要对废物如何进行化学转化进行彻底预测，以确保其对环境安全。这项研究表明，以产生更大晶粒和更少缺陷的方式处理二氧化镎会大大降低镎的溶解度——它的溶解能力。这减少了核废料对环境的影响。这些见解将有助于为遗留核废物处置的政策决策提供信息。
概括
在遗留核废料中发现了二氧化镎，它显示出具有纳米级晶粒和显着晶界的复杂结构。晶界是固体晶体顺序受到干扰的位置，通常会导致扩散和化学反应性增加。二氧化镎中的晶界含有可溶性氢氧化物相，当与水接触时，它很容易被氧化和溶解，并且会导致天然水中镎浓度增加。晶界的侵蚀导致整个晶粒从基质中断裂，最终导致水溶液和胶体溶液中的镎，这会影响环境归宿和运输评估。
这项对二氧化镎微观结构的深入研究表明，通过在高温下处理材料，晶粒尺寸可以增加一个数量级。高温再结晶会引起晶粒长大，从而减少表面缺陷和表面积，从而降低材料的自由能。较大的二氧化镎颗粒会增加稳定性并将溶解度降低两个数量级。通过检查固水界面的溶解机制，这项研究填补了理解放射性元素环境释放的关键空白。预计结果将对绩效评估产生深远的环境影响。
