热点关注:  
放射性同位素 粒子加速器 辐照杀菌 无损检测 高新核材 辐射成像 放射诊疗 辐射育种 食品辐照保鲜 废水辐照 X射线 中广核技 中国同辐

核废料在环境中的相互作用可能比以前想象的更复杂

2021-09-22 09:54     来源:PHYS&ORG     核废料处理放射性同位素

在 LLNL 的荧光光谱实验中,右侧的发光/粉红色样品是含有放射性锔和蛋白质兰莫德林的实际样品。当暴露在紫外线下时,蛋白质会使锔发光。在蛋白质存在的情况下,锔发光变得足够强,可以用肉眼观察到。示意图表示锔-蛋白质复合物的结构,每个蛋白质分子结合三个锔原子。宾夕法尼亚州立大学和哈佛大学医学院的研究人员参与了这项新发现,它对核废料管理和环境化学有影响。该研究发表在《美国化学学会杂志》上。

劳伦斯利弗莫尔国家实验室 (LLNL) 的科学家和合作者提出了一种新机制,核废料可以通过这种机制在环境中扩散。

宾夕法尼亚州立大学和哈佛医学院的研究人员参与的新发现对核废物管理和环境化学具有影响。该研究发表在《美国化学学会杂志》上。

“这项研究与自然界中核材料的命运有关,我们偶然发现了一种以前未知的机制,某些放射性元素可以通过这种机制在环境中传播,”LLNL 科学家和主要作者 Gauthier Deblonde 说。“我们可以证明,自然界中有一些以前没有考虑过的分子,特别是像‘羊毛调节蛋白’这样的蛋白质,它们可能会对核废物管理中存在问题的放射性元素产生强烈影响,例如镅、锔等。”

过去和现在的核活动(能源、研究、武器试验)增加了了解环境中放射性物质行为的紧迫性。含有锕系元素(例如钚、镅、锔、镎……)的核废料尤其成问题,因为它们数千年来仍然具有放射性和毒性。

然而,人们对环境中这些元素的化学形式知之甚少,迫使科学家和工程师使用模型来预测它们的长期行为和迁移模式。迄今为止,这些模型只考虑了与小的天然化合物、矿物相和胶体的相互作用,而在很大程度上忽略了蛋白质等更复杂化合物的影响。这项新研究表明,一种在自然界中含量丰富的蛋白质在很大程度上胜过科学家之前认为在环境中锕系元素迁移方面最成问题的分子。

宾夕法尼亚州立大学助理教授 Joseph Cotruvo Jr. 说:“由于稀土和锕系元素之间的化学相似性,最近发现一些细菌专门使用稀土元素开辟了生物化学的新领域,具有重要的技术应用和潜在的锕系元素地球化学意义和论文的共同通讯作者。

在许多利用稀土的细菌中,被称为 lanmodulin 的蛋白质是一种小而丰富的蛋白质。它是由宾夕法尼亚州立大学的团队成员于 2018 年发现的。 虽然宾夕法尼亚州立大学和 LLNL 团队详细研究了这种非凡蛋白质的工作原理以及如何将其应用于提取稀土,但该蛋白质与环境中的放射性污染物的相关性以前未曾探索过。

“我们的研究结果表明,兰莫德林和类似化合物在环境中锕系元素的化学中发挥的作用比我们想象的更重要,”LLNL 科学家 Annie Kersting 说。“我们的研究还指出了选择性生物分子在环境中合成放射性同位素的差异迁移模式中可以发挥的重要作用。”

LLNL 科学家 Mavrik Zavarin 说:“该研究还首次表明,lanmodulin比任何其他金属更喜欢锕系元素,包括稀土元素,这是一个有趣的特性,可用于新的分离过程。”

稀土元素生物化学是宾夕法尼亚州立大学和 LLNL 帮助开拓的一个非常新的领域,这项新工作首次探索了锕系元素的环境化学如何与自然界对稀土元素的使用联系起来。根据 Deblonde 的说法,Lanmodulin 对锕系元素的更高亲和力甚至可能意味着,自然界中无处不在的利用稀土的生物可能会优先将某些锕系元素纳入其生物化学中。

推荐阅读

新计划旨在改变欧洲新兴医用放射性核素的格局

核医学和分子成像在医院中被广泛用于新的有前途的医疗程序。它们可以极大地改善许多医疗条件的结果,特别是能够治疗播散性癌症。然而,其有效发展长期以来一直受到难以获得尚未商业化的放射性核素的限制。 2021-09-24

封闭载有辐射的粒子以更好地寻找和消灭癌症

能够将药物直接输送到患病细胞将改善治疗疾病的选择。一些放射性同位素已经被批准用于治疗癌症。当这些同位素在处理过程中从一种同位素变为另一种同位素时(例如,通过放射性衰变),它们会释放大量能量。 2021-09-22

俄科学家发明放射性同位素锕-225纳米胶囊治疗癌症

今年托木斯克的科学家发明了一种“纳米包装”,用于包装治疗癌症的放射性同位素锕-225。纳米胶囊将锕-225牢牢地包裹在里面,最大限度地降低释放对活细胞有毒衰变副产品的风险。 2021-09-18

国际邻避问题案例分析—美国高放射性核废料项目

从开发第一批核武器开始,美国就开始产生高放射性核废料,在那之后,反应堆产生大量核废料,如何处理它们成为棘手的问题。 2021-09-18

美国核管理委员会授予德州核废料储存许可证,引起反对呼声

美国核管理委员会于 9 月 13 日向临时储存合作伙伴颁发了许可证,可以在德克萨斯州安德鲁斯建造和运营一座用于废核燃料的综合临时储存设施。这一决定使德州反对核废料储存的呼声越来越高。 2021-09-17

阅读排行榜