Nanning (LabNews Media LLC) – Einem chinesischen Forschungsteam ist ein bedeutender Durchbruch bei der Aufbereitung von nuklearem Abwasser gelungen. Wissenschaftler der Guangxi-Universität entwickelten neuartige, strahlungsresistente Sodalith-Mikrokugeln (GXU-SODs), die hochradioaktive Isotope wie Cäsium ($Cs^+$) und Strontium ($Sr^{2+}$) in einem einzigen Verfahrensschritt sowohl hocheffizient filtern als auch dauerhaft im eigenen Kristallgitter einschließen können. Das integrierte Verfahren macht zusätzliche Verfestigungsmittel wie Zement oder Glas überflüssig und reduziert sekundären Atommüll drastisch. Die Studie wurde im Fachjournal Journal of Advanced Ceramics veröffentlicht (DOI: 10.26599/JAC.2026.9221379).
Lösliche Isotope wie Cäsium-137 und Strontium-90 gelten aufgrund ihrer langen Halbwertszeiten und ihrer extremen Mobilität in der Umwelt als massives ökologisches und gesundheitliches Risiko bei Nuklearunfällen oder im regulären Kraftwerksbetrieb. Herkömmliche Dekontaminationsmethoden trennen das Herausfiltern (Adsorption) und das spätere Einschließen der Schadstoffe in feste Blöcke in zwei unabhängige, logistisch komplexe Prozesse. Die neu entwickelten Zeolith-Mikrokugeln kombinieren diese Schritte nun inhärent.
In Labortests erreichte das optimierte Material maximale Adsorptionskapazitäten von 59,64 Milligramm pro Gramm für Cäsium und 56,67 Milligramm pro Gramm für Strontium. Selbst unter komplexen Realbedingungen wie in künstlichem Meerwasser blieb die Abscheidungsquote der Zielionen bei über 95 Prozent. Zudem bewies die Keramik eine extreme physikalische Widerstandskraft: Mit einer Druckfestigkeit von 13,88 Megapascal eignet sie sich für den kontinuierlichen Durchflussbetrieb in industriellen Festbettanlagen. Selbst nach einer massiven radioaktiven Bestrahlung von 500 Kilogray (kGy) behielt das Material über 96 Prozent seiner strukturellen Integrität und Filterleistung bei.
Der entscheidende Vorteil für die spätere Endlagerung zeigt sich nach der Beladung des Filters: Durch einfaches Erhitzen des Materials auf 1100 Grad Celsius formt sich das atomare Sodalith-Gerüst irreversibel um. Die zuvor in molekularen Käfigen gefangenen Radionuklide werden über starke ionisch-kovalente Bindungen fest in die Kristallgitter von Mineralphasen wie Nephelin und Pollucit eingebaut. Die über 28 Tage gemessenen Auslaugraten lagen weit unter den gesetzlichen Industriestandards für nuklearen Abfall, was eine permanente und auslaufsichere Fixierung garantiert. Das schablonenfreie Herstellungsverfahren lässt sich laut dem Team um Studienleiter Kaituo Wang kostengünstig hochskalieren, wenngleich zukünftige Forschungen noch darauf abzielen, die Sintertemperatur weiter zu senken, um den Energiebedarf im großtechnischen Alltagseinsatz zu minimieren.
