Zwaar element kan worden gemanipuleerd

Laurien Onderwater

2020-07-16 11:00:00

curium zware elementen

Door curium onder superzware druk te zetten, zijn wetenschappers erin geslaagd een eigenschap van het element te veranderen.

Het periodiek systeem der elementen kun je misschien niet dromen, maar je hebt waarschijnlijk wel onthouden dat helemaal links, in de eerste kolom, de alkalimetalen staan en helemaal rechts de edelgassen. Maar wat weet je van de onderste elementen in het periodiek systeem, de zogeheten zware elementen? Waarschijnlijk bar weinig, net als natuur- en scheikundigen. Gelukkig komen wetenschappers steeds meer te weten over deze zware jongens.

Zo is een internationaal team, onder leiding van Thomas Albrecht-Schmitt, er onlangs in geslaagd om curium (element 96) te manipuleren. Zo valt te lezen in het wetenschappelijke vakblad Nature.

Lees ook:

Curium

Curium – vernoemd naar Marie en Pierre Curie – is in 1944 ontdekt door onderzoekers aan de Universiteit van Californië, Berkeley. Pas zeven jaar later slaagden wetenschappers erin om het in zijn zuivere vorm te produceren.

Enkele isotopen van het zware element, zoals curium- 242 en -244, worden gebruikt in ‘nucleaire batterijen’ of RTG’s (radio-isotopengenerator). Deze energiebronnen werken dankzij radioactieve elementen. Toch is er verder nog niet heel veel bekend over dit element.

Binden

Wat het team nu heeft ontdekt, is dat als curium onder hoge druk wordt gezet, door een sample tussen twee diamanten te persen, het gedrag van de buitenste elektronen – die het vermogen om met andere elementen te binden beïnvloeden – verandert.

“Het curium(3+)-ion dat we hebben bestudeerd, heeft een halfgevulde buitenste elektronenschil die slecht chemische bindingen aangaat”, zegt Jochen Autschbach van de Aken Universiteit. Dat hebben de onderzoekers omzeild door een kristal dat curium(3+) bevat, samen met zwavel- en ammoniumionen, onder hoge druk te zetten. Dit zorgde ervoor dat curium wél een atoombinding aanging, met zwavel in dit geval.

“Onder druk kunnen chemische verbindingen en materialen zich totaal anders gedragen dan onder atmosferische omstandigheden, wat de ontdekkingen in hogedrukonderzoek zo spannend maakt,” zegt Eva Zurek, eveneens van de Aken Universiteit.

Kernafval scheiden

Toch is natuurkundige en atoomfysicus Atta Almasi van de Rijksuniversiteit Groningen terughoudend over het onderzoek. “De resultaten zijn nog erg preliminair. Het onderzoek toont een nieuwe manier om dit deel van het periodiek systeem te bestuderen. Ik denk echter dat het persbericht een beetje overdreven is.”

“Een manier om de resultaten te interpreteren, is hoe het gebruik van druk kan helpen bij het ontwikkelen van processen om curium of vergelijkbare radioactieve elementen beter te scheiden van het nucleaire afval”, gaat Almasi verder. Curium verwijderen met een hogere efficiëntie heeft volgens Almasi meerdere voordelen. “Het vermindert onder meer de hoeveelheid tijd die nodig is om kernafval op te slaan, evenals de hoeveelheid warmte die in het afval wordt gegenereerd. Daarom kan het afval dichter worden verpakt in kleinere opslagfaciliteiten.”

Het team is nu van plan om soortgelijke experimenten uit te voeren met nog zwaardere elementen, zoals californium en einsteinium. De effecten van druk zouden voor deze zware jongens zelfs groter kunnen zijn dan voor curium.

Bronnen: Nature, Florida State University via EurekAlert!

Beeld: Courtesy of Thomas Albrecht-Schmitt/Nature

Ben je geïnteresseerd in de wereld van wetenschap & technologie en wil je hier graag meer over lezen? Word dan lid van KIJK! 







Podcast KIJK en luister via JUKE



Meer Nieuws