根據新的測量結果，在地底下用礦物鋯石塊儲存的鈽會在短短 1400 年內侵蝕其外殼。鋯石不再是儲存退役核武器和其他來源的放射性廢物的首選物質，但測量其耐久性的新方法可能有助於更精確地估算其他儲存材料的壽命。
這種新方法測量了每次鋯石樣品受到放射性鈽噴射的 α 粒子撞擊時平均脫落的原子數量。每次這些粒子之一撞擊鋯石等礦物時，都會擊落數千個原子，破壞材料規則排列的晶體結構，使其更容易洩漏。但是研究人員一直難以確定確切的破壞速度。“我們實際上得出了一個相當確定的數字和一個日期，”劍橋大學的礦物物理學家伊恩·法南說。“在可用於儲存核廢料的材料中，一直缺乏這種可預測性。”
十年前，專家們思考如何處理放射性廢物（特別是從退役武器和後處理反應堆燃料中產生的長壽命鈽），他們提議將其與耐用礦物鋯石混合後埋在地下儲存。他們很快發現，鋯石在受到輻射時膨脹高達 18%，使其作為潛在的容納介質的吸引力降低。
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為了更好地評估鋯石的持久力，法南及其在太平洋西北國家實驗室的同事在一個磁共振成像 (MRI) 裝置中旋轉了與鈽 239 混合的合成鋯石小樣品。該儀器專注於鋯石中矽 29 同位素方向的變化。具體而言，在來自 MRI 的磁脈衝的響應下，同位素會以特定頻率振動，具體取決於結晶態同位素和無序態同位素的數量。（以每分鐘 200,000 轉的速度旋轉增強了儀器的解析度。）
該團隊在本週的《自然》雜誌上發表的一份報告中稱，他們發現每個 α 粒子大約會置換 5,000 個原子。之前的估計值在 1,000 到 2,000 之間，這意味著鋯石的耐久性約為 6,000 年，這僅僅是地下設施預計能夠不釋放任何輻射地容納核廢料的數十萬年的一小部分。
密歇根大學的材料科學家羅德尼·尤因說：“令我興奮的是，將這項技術應用於其他材料的可能性”，例如目前儲存鈽的首選礦物燒綠石。
法南說，該方法也可能有助於評估擬議的內華達州尤卡山核廢料儲存庫的耐久性，由於安全問題，該儲存庫的進展多年來一直受阻。