Спосіб зберігання радіоактивних матеріалів (варіанти), спосіб утримування та абсорбування високоенергетичного іонізуючого випромінювання, спосіб створення енергетично замкненої фулеренової структури, спосіб абс
Формула / Реферат
1. Спосіб зберігання радіоактивних матеріалів, який відрізняється тим, що як сховище радіоактивних матеріалів використовується молекула С60 бакмінстерфулерену, яка має електронно-замкнену оболонку і яка підтримується в стані обертання з мінімальною швидкістю, що становить 3х1010s-1, для уловлювання шкідливого випромінювання, що виділяється зв'язаним в молекулі радіоактивним матеріалом.
2. Спосіб зберігання радіоактивних матеріалів, який відрізняється тим, що як сховище радіоактивних матеріалів використовується оніон фулерену, що має молекулу С60 бакмінстерфулерену як внутрішній вуглецевий кластерний шар, яка має електронно-замкнену оболонку і яка обертається зі швидкістю, достатньою для уловлювання шкідливого випромінювання, що випускається зв'язаним в молекулі радіоактивним матеріалом.
3. Спосіб за пунктом 2, який відрізняється тим, що оніон фулерену має абсолютну ікосаедричну симетрію.
4. Спосіб за пунктом 2, який відрізняється тим, що молекула С60 бакмінстерфулерену обертається з мінімальною швидкістю, що становить 3х1010s-1.
5. Спосіб за пунктом 2, який відрізняється тим, що зовнішня оболонка оніона фулерену є молекулою C180.
6. Спосіб за пунктом 2, який відрізняється тим, що зовнішня оболонка оніона фулерену є молекулою C240·
7. Спосіб за пунктом 2, який відрізняється тим, що зовнішня оболонка оніона фулерену є молекулою C540·
8. Спосіб за пунктом 2, який відрізняється тим, що проміжна оболонка оніона фулерену є молекулою С240, а зовнішня оболонка оніона фулерену є молекулою С540·
9. Спосіб зберігання радіоактивних матеріалів, який відрізняється тим, що як сховище радіоактивних матеріалів і засіб зниження високоенергетичного іонізуючого випромінювання використовується енергетично замкнена молекулярна решітка, що має принаймні три шари вуглецю, при цьому вищезгадані три вуглецевих шари являють собою внутрішній шар, проміжний шар і зовнішній шар, і утримування радіоактивного матеріалу відбувається у внутрішньому шарі вуглецю.
10. Спосіб за пунктом 9, який відрізняється тим, що шари вуглецю утворюються сферичними шарами оніонів фулерену.
11. Спосіб за пунктом 9, який відрізняється тим, що шари вуглецю утворюються капсулами фулерену, що мають два замкнені кінці.
12. Спосіб утримування та абсорбування високоенергетичного іонізуючого випромінювання, який відрізняється тим, що як сховище використовується енергетичне замкнена решітка, що має принаймні три шари вуглецю, при цьому вищезгадані три вуглецевих шари являють собою внутрішній шар, проміжний шар і зовнішній шар, і радіоактивний матеріал вміщується в капсулу у внутрішньому шар вуглецю, а вищезгадані шари вуглецю утворюються нанотрубкою фулерену, що має один замкнений кінець.
13. Спосіб створення енергетичне замкненої фулеренової структури, який відрізняється тим, що включає етапи утворення першого вуглецевого шару шляхом використання молекули фулерену, що має першу конфігурацію;
вміщення радіоактивного матеріалу в капсулу всередині першого вуглецевого шару;
утворення другого вуглецевого шару навколо першого вуглецевого шару, використовуючи молекулу фулерену, що має таку ж конфігурацію, як і перша конфігурація, і
утворення третього вуглецевого шару навколо другого вуглецевого шару, використовуючи молекулу фулерену, що має таку ж конфігурацію, як і перша конфігурація.
14. Спосіб за пунктом 13, який відрізняється тим, що перший, другий і третій вуглецеві шари утворюються з використанням оніонів фулерену.
15. Спосіб за пунктом 13, який відрізняється тим, що перший, другий і третій вуглецеві шари утворюються з використанням нанотрубок фулерену.
16. Спосіб за пунктом 13, який відрізняється тим, що перший, другий і третій вуглецеві шари утворюються з використанням капсул фулерену.
17. Спосіб за пунктом 13, який відрізняється тим, що перший вуглецевий шар утворюється з використанням капсули фулерену, а другий і третій шари вуглецю утворюються з використанням нанотрубок фулерену.
18. Спосіб абсорбування радіоактивного випромінювання, що включає етапи вибору молекули С60 бакмінстерфулерену як молекули-сховища;
утримування радіоактивного матеріалу в молекулі-сховищі С60 і контролювання умов середовища, що є навколо молекули-сховища, таким чином, щоб молекула-сховище С60 оберталася з мінімальною швидкістю, що становить 3х1010s-1·
19. Спосіб оптимізування виробництва молекул фулерену С60, що утримують радіоактивний матеріал, що включає етап використання тетравалентного фулерену для ініціювання утворення оболонок С60.
20. Спосіб за пунктом 19, який відрізняється тим, що тетравалентний фулерен являє собою U@C28.
Текст
1 Спосіб зберігання радюаісгивних матеріалів, який відрізняється тим, що як сховище радіоактивних матеріалів використовується молекула Сєо бакмінстерфулерену, яка має електроннозамкнену оболонку і яка підтримується в стані обертання з мінімальною швидкістю, що становить 3x101 °s \ для уловлювання шкідливого випромінювання, що виділяється зв'язаним в молекулі радіоактивним матеріалом 2 Спосіб зберігання радіоактивних матеріалів, який відрізняється тим, що як сховище радіоактивних матеріалів використовується онюн фулерену, що має молекулу Сєо бакмінстерфулерену як внутрішній вуглецевий кластерний шар, яка має електронно-замкнену оболонку і яка обертається зі швидкістю, достатньою для уловлювання шкідливого випромінювання, що випускається зв'язаним в молекулі радіоактивним матеріалом 3 Спосіб за пунктом 2, який відрізняється тим, що онюн фулерену має абсолютну ікосаедричну симетрію 4 Спосіб за пунктом 2, який відрізняється тим, що молекула Сєо бакмінстерфулерену обертається з мінімальною швидкістю, що становить 3x1010s 1 ю 5 Спосіб за пунктом 2, який відрізняється тим, що зовнішня оболонка онюна фулерену є молекулою Ciso 6 Спосіб за пунктом 2, який відрізняється тим, що зовнішня оболонка онюна фулерену є молекулою С240 7 Спосіб за пунктом 2, який відрізняється тим, що зовнішня оболонка онюна фулерену є молекулою С 4 5О 8 Спосіб за пунктом 2, який відрізняється тим, що проміжна оболонка онюна фулерену є молекулою С240, а зовнішня оболонка онюна фулерену є молекулою С540 9 Спосіб зберігання радіоактивних матеріалів, який відрізняється тим, що як сховище радіоактивних матеріалів і засіб зниження високоенергетичного іонізуючого випромінювання використовується енергетично замкнена молекулярна решітка, що має принаймні три шари вуглецю, при цьому вищезгадані три вуглецевих шари являють собою внутрішній шар, проміжний шар і ЗОВНІШНІЙ шар, і утримування радіоактивного матеріалу відбувається у внутрішньому шарі вуглецю 10 Спосіб за пунктом 9, який відрізняється тим, що шари вуглецю утворюються сферичними шарами онюнів фулерену 11 Спосіб за пунктом 9, який відрізняється тим, що шари вуглецю утворюються капсулами фулерену, що мають два замкнені КІНЦІ 12 Спосіб утримування та абсорбування високоенергетичного іонізуючого випромінювання, який відрізняється тим, що як сховище використовується енергетично замкнена решітка, що має принаймні три шари вуглецю, при цьому вищезгадані три вуглецевих шари являють собою внутрішній шар, проміжний шар і ЗОВНІШНІЙ шар, і радіоактив ний матеріал вміщується в капсулу у внутрішньому шар вуглецю, а вищезгадані шари вуглецю утворюються нанотрубкою фулерену, що має один замкнений кінець 13 Спосіб створення енергетично замкненої фулеренової структури, який відрізняється тим, що включає етапи утворення першого вуглецевого шару шляхом використання молекули фулерену, що має першу конфігурацію, вміщення радіоактивного матеріалу в капсулу всередині першого вуглецевого шару, О со ^со 43437 утворення другого вуглецевого шару навколо першого вуглецевого шару, використовуючи молекулу фулерену, що має таку ж конфігурацію, як і перша конфігурація, і утворення третього вуглецевого шару навколо другого вуглецевого шару, використовуючи молекулу фулерену, що має таку ж конфігурацію, як і перша конфігурація 14 Спосіб за пунктом 13, який відрізняється тим, що перший, другий і третій вуглецеві шари утворюються з використанням онюнів фулерену 15 Спосіб за пунктом 13, який відрізняється тим, що перший, другий і третій вуглецеві шари утворюються з використанням нанотрубок фулерену 16 Спосіб за пунктом 13, який відрізняється тим, що перший, другий і третій вуглецеві шари утворюються з використанням капсул фулерену 17 Спосіб за пунктом 13, який відрізняється тим, що перший вуглецевий шар утворюється з викори станням капсули фулерену, а другий і третій шари вуглецю утворюються з використанням нанотрубок фулерену 18 Спосіб абсорбування радіоактивного випромінювання, що включає етапи вибору молекули Сєо бакмінстерфулерену як молекули-сховища, утримування радіоактивного матеріалу в молекулі-сховищі Сєо і контролювання умов середовища, що є навколо молекули-сховища, таким чином, щоб молекула-сховище Сєо оберталася з мінімальною 10 1 швидкістю, що становить 3x10 s 19 Спосіб оптимізування виробництва молекул фулерену Сєо, що утримують радіоактивний матеріал, що включає етап використання тетравалентного фулерену для ініціювання утворення оболонок Сєо 20 Спосіб за пунктом 19, який відрізняється тим, що тетравалентний фулерен являє собою U@C28 У даному винаході детально описується впровадження радіоактивної речовини в молекулярну решітку фулерену Дана радіоактивна речовина, включаючи ядерні відходи або спеціально вибраний радіоактивний матеріал, і радіація, що випромінюється подібною речовиною, повністю утримуються всередині молекулярної решітки (запобігання поширенню радіації залежить від структури вибраної решітки і умов зберігання речовини), тим самим забезпечуючи привабливу можливість довгострокового зберігання радіоактивних ВІДХОДІВ Також обговорюється виділення випромінюючої радіації Даний винахід відноситься до засобів і продуктів, які забезпечують безпечне зберігання радіоактивних матеріалів, одночасно знижуючи ШКІДЛИВІ радіоактивні випромінювання в навколишню середу що мають небезпечні періоди напіврозпаду, що в декілька разів перевищують саму тривалу відому людську цивілізацію, що вижила Наприклад, період напіврозпаду гамма-випромінювання U 8 складає 4,51х109 років, а період напіврозпаду бетавипромінювання Ри 244 складає 7,6х107 років Питання, якому потрібно приділити увагу, полягає в тому, як забезпечити безпеку теперішнього і майбутніх поколінь від впливу високоенергетичного іонізуючого випромінювання, що виробляється ядерними відходами Це питання непокоїть не тільки наукову громадськість, але і всю громадськість загалом Дійсно, проблема ВІДПОВІДНОГО І безпечного видалення ядерних ВІДХОДІВ сприймається як така, що не має плодотворного рішення Виражаючись простою мовою, люди бояться планів зберігання радіоактивних ВІДХОДІВ десь поблизу від них, і вибір прийнятного місця зберігання служив мотивом для ряду гострих юридичних і політичних дебатів У всьому СВІТІ забезпечення довгострокового видалення радіоактивних ядерних ВІДХОДІВ стало критичним питанням Поступово кожна розвинена країна розробила свій власний, часто складний, ПІДХІД до довгострокового зберігання і безпечного видалення радіоактивних ВІДХОДІВ У даний час Сполучені Штати планують зберігати радіоактивні відходи всередині скляних, керамічних, бетонних або глиняних герметизуючих контейнерів Ці контейнери сконструйовані так, щоб утримувати небезпечні радіоактивні матеріали протягом сотень років Враховуючи небезпеки, пов'язані з радіоактивними випромінюваннями від ядерних ВІДХОДІВ, просте утримання цих ВІДХОДІВ всередині герметизуючих посудин недостатньо Дійсно, беручи до уваги ВІДОМІ небезпеки від радіації, що викликається зберіганням радіоактивних ВІДХОДІВ, Сполучені Штати, в прагненні звести до мінімуму ризик розповсюдження радіоактивності, планують поховання цих контейнерів, що утримують радіоактивність, в геологічно безпечних середовищах (наприклад, природних соляних пластових формаціях) Однак розробка, експлуатація і підтримка цих незвичайних місць зберігання надзвичайно дорога Більше за те, існують реальні етичні міркування, що входять в планування безпечного зберігання ВІДХОДІВ, У спробі вирішити проблему зберігання ядерних ВІДХОДІВ інша група ДОСЛІДНИКІВ запатентувала структурні переваги молекул фулерену і їх переважне використання для зберігання матеріалів ВІДХОДІВ, засновуючись на структуральних і ХІМІЧНИХ властивостях всього класу фулеренів Цей ПІДХІД розкривається в патенті США № 5350569, виданому Ніколасу В Коппа у вересні 1994 р (званому патентом Коппа) Визнаючи характерну структуральну МІЦНІСТЬ молекул фулерену, патент Коппа закликає зберігати ядерні відходи всередині молекул фулерену Зокрема, патент Коппа звертається до структурних і ХІМІЧНИХ властивостей, які роблять фулерени прийнятними як механізм зберігання, і в ньому критикуються ВІДОМІ методи зберігання радіоактивних ВІДХОДІВ (наприклад, іони металу в скляній матриці), як схильні до структурного пошкодження, такого як руйнування, викликане радіоактивним розпадом У другому, пов'язаному з даним, дослідженні, спрямованому на зберігання радіоактивних ВІДХОДІВ, використовуються дуже крупні молекулярні решітки фулерену (гігантські онюни або нанотруб 43437 ки) для скріплення радіоактивного матеріалу Крупні молекулярні утворення сажі, що виникають при даному ПІДХОДІ, звичайно вимірюються сотнями нанометрів і не обертаються Результати даного дослідження були нещодавно опубліковані в Аргентині (Акт № 0333793, дата репрезентування 10 10 95) доктором Енріке Паскуаліні та інш (званому патент Паскуаліні) Важливо зазначити, що як в патенті Коппа, так і в патенті Паскуаліні, не показано (1) як використати певні специфічні молекулярні решітки фулерену для запобігання розповсюдженню радіоактивних випромінювань, що генеруються всередині, (2) які молекулярні решітки фулерену будуть запобігати розповсюдженню або знижувати подібні випромінювання або (3) ЗОВНІШНІ фізичні умови, необхідні для збереження фізичних властивостей утримання/абсорбції фулеренів ХГасі@Сбо Дійсно, ПОВНИЙ захист від випромінювання шляхом класичної абсорбції (як в цих двох посилальних патентах) в статичні гексагональні решітки вуглеця потребував би поперечних перетинів матеріалу, що вимірюються метрами У більш віддалено порівнянному використанні молекулярних решіток фулерену, австралійський вчений Білл Брух з Національного Університету Канберри використовує молекулярні решітки вуглецевого фулерену як медичний агент, що вводиться в живі тканини, для отримання зображення Гігантські фулерени, що використовуються Брухом, мають 540 або більше атомів вуглецю з радіоактивним матеріалом технецієм (Тс), включеним у великі порожнисті внутрішні частини молекулярних решіток Метод називається "Технегаз", назва набута від методу, що використовується для отримання зображення внутрішньої частини легенів До отримання зображення суб'єкт вдихає газ, що містить Tc@Cs4o+, який заповнює легені Випромінювання технецію детектується шляхом використання камери, чутливої до гамма-променів, тим самим створюючи зображення внутрішньої частини легенів Сьогодні близько 150 систем Технегаз застосовуються в 18 країнах світу, включаючи Великобританію, Німеччину, Францію, Італію і Японію Однак, як і патенти Коппа і Паскуаліні, ПІДХІД Технегаз недостатній, щоб указати на використання молекулярних решіток фулерену для утримання радіоактивних випромінювань, що генеруються всередині У вересні 1990 р вперше після відкриття фулеренів в 1985 р , дослідницька група Хафмана/Кратшмера розробила спосіб отримання макроскопічних кількостей твердого Сєо в електричній дузі (Міжнародна заявка PCT/US91/05983, дата подачі 21 серпня 1991 р) Ця розробка стимулювала велику КІЛЬКІСТЬ нових досліджень щодо фулеренів і їх можливого використання науковим і технічним співтовариством Тепер існує декілька методів виробництва фулерену Геометрична структура молекул фулерену повинна мати точно 12 пентагональних граней, але може мати будь-яку КІЛЬКІСТЬ (крім 1) гексагональних граней Так звана ікосаедральна симетрія — (In) характерна для особливої підгрупи фулеренів Перші чотири фулерени з симетрією In, це С20, Сєо, Cso і Смо Сєо, квінтесенція фулеренів, називається бакмінстерфулерен Фулерени описуються загальною формулою Стогін, де Н є число гексагональних граней Для Сєо, як теоретичні розрахунки, так і експерименти зі скануючою тунельною мікроскопією (STM), показали, що в пентагонах і гексагонах молекули існують електронні токи Обчислені на основі Лондонської теорії ХІМІЧНІ зсуви вказують на існування помітних кільцевих токів pi-електрона в пентагонах Експерименти з STM (скануючою тунельною мікроскопією) демонструють як високий рівень концентрації поверхової енергії в пентагонах, так і замкнену оболонкову електронну структуру Сєо Таким чином, Сєо є унікальним серед фулеренів, маючи замкнену електронну оболонку з дуже високою концентрацією енергії в пентагонах Електронна замкненість молекули фулерену означає, що хмара електронів, навколишня молекулі, є безперервною У фулеренах з одним шаром, ВІДМІННИХ від Сєо, гексагони являють собою області, які не є замкненими електронно Для Сєо комбінація абсолютної ікосаедральної симетрії і замкненої електронної оболонки наділяє молекулу Сєо властивостями "великого атома" Незабаром після відкриття Хаффмана і Кратшмера, дослідники, включаючи даного винахідника, виявили, що електронно замкнена структура оболонки молекули фулерену Сєо приводить до того, що простір, що включається, повністю вільний від будь-якої речовини, забезпечуючи абсолютний вакуум Пізніше, використовуючи різні методи виготовлення, було виявлено, що у внутрішні порожнини фулерену можуть бути впроваджені іони металу, — процес, який звичайно називається "заправляння" фулерену Можливі численні методи отримання "заправлених" фулеренів, тим самим створюючи іншу абсолютно нову серію матеріалів Оскільки об'єм пустої молекули Сєо більше, ніж будь-який атом в періодичній системі елементів, мають існувати всі можливості для формування комплексів М@Сєо (Примітка символ @ означає, що атом металу, М, знаходиться всередині молекулярних решіток Сєо) Наприклад, макроскопічні КІЛЬКОСТІ фулеренів, що містять атом металу, були уперше отримані з використанням атомів лантану Це було досягнуто лазерним випаровуванням ЬагОз на графітовому композитному електроді в тунельній печі при 1200°С Інші методи утворення «заправлених» фулеренів М@Сєо включають використання методики лазерного випаровування (виготовлення з СаО у високотемпературній печі) — отримання графітового стержня шляхом змішування порошку графіту і графітової пасти, що приводить до утворення комплексів Са@Сєо Ефективні методи для "заправляння" фулеренів все ще продовжують розроблятися Фулеренові капсули і нанотрубки являють собою циліндричні молекули вуглецю зі структурно замкненими решітками Капсули мають півсферичні замкнені КІНЦІ, при цьому кожний кінець має шість пентагонів (те ж, що і 1/2 бакмінстерфулерену) Нанотрубки замкнені з одного кінця півсферою з шістьма пентагонами, але залишаються відкритими на іншому КІНЦІ Фулеренові капсули мають діапазон довжини від 2 нм до 100 нм Нанотрубки мають діаметр від 1 нм до 100 нм і довжину від 0,1 мкм до 10 мкм Капсули і нанотрубки можуть утворюватися як концентричні багатошарові або одношарові оболонки Через їх коротшу довжину капсу 43437 ли можуть бути розташовані як внутрішні шари або всередині більш крупних капсул, або всередині нанотрубок Онюни фулерену є багатошаровими сферичними вуглецевими решітчастими структурами з точно 12 пентагонами в кожному шарі Пентагони розташовані на ікосаедричних осях, а КІЛЬКІСТЬ гексагонів коливається Між будь-якими двома шарами (оболонками) ефекти тяжіння ван дер Ваалса виробляють огтгимізовану відносну позицію і відстані Ядерні матеріали дають п'ять (5) основних типів випромінювання (1) альфа-випромінювання (ядро гелію з швидкістю біля 109 см/с), (2) бета-випромінювання (високошвидкісний /негативний/ електрон, швидкість деяких бета-часток досягає 0,996 швидкості світла), (3) гамма-випромінювання (електромагнітне випромінювання з дуже короткою довжиною хвилі і високою енергією, яке виділяється, коли нейтрон ударяє протон), (4) рентгенівські промені (випромінювання з надзвичайно короткою довжиною хвилі, дуже високою енергією і часто пов'язане з електромагнітними хвилями) і (5) нейтронне випромінювання, що випускається деякими радіоактивними матеріалами (подібна ж висока енергія, але що не так часто зустрічається) Ці п'ять типів іонізуючого випромінювання називаються тут "шкідливе випромінювання" Навіть після того, як радіоактивний матеріал був поставлений на безпечне зберігання у великих герметичних контейнерах, існування даних шкідливих випромінювань вимагає вживання додаткових заходів для захисту від майбутнього шкідливого випромінювання Хоч в патенті Коппа розкривається впровадження в фулерени ІОНІВ металу як спосіб зберігання радіоактивних матеріалів, описаний процес не усуває небезпеки, що викликається випромінюванням, що випускається даними комплексами ВІДХОДІВ в фулерені Дійсно, ДЛЯ ТОГО, щоб безпечно і послідовно усунути шкідливе високоенергетичне випромінювання, необхідно розглянути радіацію, що випромінюється конкретними відходами, що зберігаються, точну молекулу фулерену, яка використовується, і умови, при яких зберігається молекула Це виконується ідентифікацією конкретних корисних властивостей різних класів фулеренів і їх використанням для отримання бажаних результатів нізуючого випромінювання шляхом використання молекул фулерену При певних умовах шкідливе випромінювання, що випускається атомами, іонами і/або молекулами радіоактивних матеріалів, може бути знижено або усунено Описана тут молекула-сховище запобіжить виділенню шкідливої радіації до віддаленого майбутнього Даний винахід забезпечує засіб і механізм, за допомогою яких радіоактивні матеріали можуть бути постійно ізольовані від зовнішнього середовища, в той же час одночасно знижуючи або усуваючи небезпеки, що подаються радіоактивними випромінюваннями цих матеріалів Головним у винаході є точне, засноване на знанні, використання бакмінстерфулеренів і фулеренів Існує три типи молекул фулерену, які можуть бути успішно використані для зниження або усунення радіації, що випромінюється Зокрема, одна молекула фулерену, молекула бакмінстерфулерену з шістдесятьма атомами вуглеця (що означається Сєо), використовується як молекула первинного зберігання для того, щоб запобігти розповсюдженню усього шкідливого високоенергетичного іонізуючого ядерного випромінювання, що випускається радіоактивним матеріалом, що зберігається Додатково до цього, онюни фулерену і нанотрубки і капсули фулерену можуть також бути використані для зниження шкідливого високоенергетичного іонізуючого випромінювання Сєо є єдиною одношаровою молекулою фулерену, яка повністю запобігає розповсюдженню високоенергетичного іонізуючого випромінювання При певних умовах температури і тиску Сєо може повністю абсорбувати п'ять основних типів шкідливого високоенергетичного іонізуючого випромінювання, а саме альфа-, бета-, гамма-, рентгенівське випромінювання і нейтронне випромінювання Хоч здатність частково поглинати шкідливе випромінювання від взятого в капсулу радіоактивного матеріалу мають різні фулерени, тільки молекула Сєо може утримувати шкідливе зовнішнє випромінювання через частотно-залежні Допплеровські ефекти Для радіації, що виникає всередині молекули Сєо, яка швидко обертається, не існує класичного накладення випромінювання Цей механізм утримання/абсорбцм називається тут "резонантною релятивістською абсорбцією" Таким чином, однією метою даного винаходу є забезпечити засіб зберігання радіоактивних ВІДХОДІВ або інших радіоактивних матеріалів, при цьому запобігаючи розповсюдженню, поглинаючи, уловлюючи або подавляючи ШКІДЛИВІ радіоактивні випромінювання, що генеруються розпадом матеріалу, що зберігається Запобігання розповсюдженню цих радіоактивних випромінювань зводить до мінімуму радіаційні небезпеки і усуває необхідність створення складних підземних сховищ, які передбачаються в даний час Іншою метою даного винаходу є забезпечення засобом зберігання радіоактивних матеріалів, при цьому знижуючи і/або переспрямовуючи ЗОВНІШНІ випромінювання шкідливої радіації, що випускаються від молекули-сховища Інші ЦІЛІ і додаткові корисні ознаки винаходу викладені в нижченаведеному описі Винахід забезпечує метод запобігання ув'язненню/абсорбції всіх типів високоенергетичного іо Щоб зрозуміти, як працює даний метод утримання/абсорбцм радіоактивних емісій, необхідно точно зрозуміти три ключових моменти у відношенні фулеренів Ці три ключових моменти являють собою 1) Сєо має унікальну тривимірну сферичну структуру, яка має електронно-замкнену оболонку, 2) Сєо має абсолютний вакуум всередині своєї молекулярної решітки, досить крупної для двох атомів (або, часто, багатьох ІОНІВ) будь-якого елемента періодичної таблиці елементів, включаючи такі «крупні» радіоактивні елементи, як уран або плутоній, і 3) Сєо обертається з однаковою імовірністю в усіх напрямах з дуже високою швидкістю (між десятьма і тридцятьма мільярдами разів в секунду) у вакуумі, газовій фазі і твердому стані Якщо підтримувати певні умови, тоді із-за цих трьох ключових моментів Сєо проявляє те, що називається тут терміном "явище резонантної ре 43437 лятивістської абсорбції" для ефективного утримання усього шкідливого випромінювання Здатність Сєо ефективно абсорбувати або утримувати випромінювання, що випускається всередині, описується тут для всіх п'яти типів шкідливого випромінювання альфа-, бета-, гамма-, рентгенівського і нейтронного Альфа-випромінювання, що випускається взятим в капсулу радіоактивним матеріалом, буде утримуватися всередині молекули-сховища Сєо Альфачастка еквівалентна ядру гелію, комплексу з двох протонів і двох нейтронів Класично, альфа-випромінювання легше усього поглинати При використанні Сєо як молекул и-схо в ища, абсорбція альфа-випромінювання може бути виконана релятивістські, засновуючись на Допплеровському ефекті Засновуючись на попередньому розрахунку електронної спорідненості комплексу уран-Сєо, взаємодії між ураном і внутрішньою частиною Сєо будуть сильно ковалентними, оскільки енергія зв'язку в 1,87 еВ нижче, ніж в нормальному ковалентному стані UO2 Це означає, що уран буде знаходиться в фіксованій позиції на внутрішній поверхні решітки Сєо Більше за те, два електрони 7s і один електрон 6d перейдуть на молекулярну орбіту Т і и фулерену Сєо, збільшуючи електронну ЩІЛЬНІСТЬ молекулярної решітки Це є чіткою вказівкою на те, що основним станом комплексу и@Сєо є 3Тіи Однак в зв'язку з присутністю атому урану всередині молекулярної решітки буде існувати альфа-частка, яка прийме два електрони з молекулярної орбіти Н и фулерену Сєо ОСКІЛЬКИ фулерен Сєо при ВІДПОВІДНИХ умо вах дуже швидко обертається (3x1010s 1 в твердому стані) і оскільки альфа-частки пересуваються в радіальному напрямі (при приблизно 10 см/с), два моменти взаємодіють як ортогональний і будуть мати ПОСТІЙНІ сполучні зв'язки в просторово часовій системі з однією точкою Ці явища приводять до "м'якого зіткнення" між електронною поверхнею внутрішньої частини решітки (делокалізовані рі-електрони) і альфа-часткою Значний внесок в формування "м'якого зіткнення" вноситься енергією поляризації, що генерується високою швидкістю обертання молекулярних решіток Альфа-частка слабо нейтралізувалася ("помилковий гелій") і пересувається навколо внутрішньої поверхні решітки, засновуючись на початковій енергії альфа-частки (біля 4 МеВ), обертанні фулерену і слабкій взаємодії з делокалізованою електронною хмарою "Помилковий гелій" буде залишатися захопленим рухомими всередині молекулярної решітки Сєо Радіоактивна альфа-емісія від зв'язаного радіоактивного матеріалу буде назавжди утримуватися всередині молекули фулерену Фулерен Сєо, що швидко обертається, буде також утримувати бета-випромінювання, що випускається від укладених в ньому матеріалів Бетавипромінювання виникає, коли нейтрон перетвориться в протон Бета-частки, що є швидко рухомими електронами, мають енергію до близько 1,6x10 13 Дж Оскільки бета-частки мають значно меншу масу, ніж ІНШІ заряджені частки, вони досягають швидкості, яка складає помітну частку швидкості світла (від 0,97 до 0,999% швидкості світла) Існує важлива ВІДМІННІСТЬ МІЖ класичною абсорбцією, в якій використовується фіксований абсорбент, і релятивістською абсорбцією (заснованою на Допплеровському ефекті), і в цьому випадку абсорбент обертається з швидкістю, що наближається до швидкості випромінювання (світла) У даній останній ситуації буде існувати як явище часового резонансу, так і передача енергії від дуже швидкого електрона (бета-випромінювання) на Сєо і від Сєо на делокалізовану енергетичну оболонку навкруги Сєо Це і є "резонантна релятивістська абсорбція", посилання на яку робиться вище У випадку бета-випромінювання релятивістські явища спочатку приводять до абсорбції бета-випромінювання (збільшене обертання) і потім до перерозподілу в делокалізованій електронній оболонці Максимальна енергія, яка може бути абсорбована шляхом звичайної абсорбції (Еа) Сєо в своїх незайнятих орбітах, складає тільки близько 320 еВ (шістдесят електронів у восьми молекулярних орбітах T2g, Gu, Gg, Hu, Ї2и, Нд, Т-ід і Ті и з ВІДПОВІДНО 48, 60, 52, 55, ЗО, 48, 15 і 12 еВ) Ця енергія, що класично поглинається, буде збільшувати як кільцевий тік в пентагонах і гексагонах, так і об'єм Сєо Підвищення кільцевих токів також злегка збільшує швидкість обертання молекули Сєо Однак загальна величина енергії бета-випромінювання, поглиненої таким чином, є мінімальною Таким чином, більшість енергії бета-випромінювання повинна поглинатися молекулою Сєо через резонантну релятивістську абсорбцію Як згадувалося вище, здатність Сєо використати релятивістську абсорбцію для поглинання шкідливого випромінювання істотно залежить від швидкості обертання молекули-сховища Експериментально отримані результати вказують, - що Сєо обертається при 1,8x101 s 1 в розчині (толуол) і при 3x1010s 1 в твердому стані Енергетичними джерелами даного обертання є кільцеві токи в 12 пентагонах і 20 гексагонах Релятивістські резонантні аспекти утримання бета-випромінювання в Сєо вимагають розгляду відношення енергії через закон зберігання енергії (ЕПочаткове=ЕКІнцеве) Енергія випромінювання (Ег) всередині Сєо, енергія поглинання Сєо (Еа) і зовнішня енергія в делокалізованій хмарі Сєо (Eh) відносяться одне до одного згідно із законом зберігання енергії як Er=Ea+(KxEh), де K=.1-(Vr/coc Y У приведеному вище виразі Vr є швидкістю випромінювання (просторово-часові явища), а с є о обертанням Сєо (часові явища) Для явищ просторової релятивістської абсорбції основною ознакою є К, який залежить від діелектричної проникності k Оскільки внутрішня частина Сєо являє собою абсолютний вакуум, проникність (е0) складає 8,854x10 12 C2N 1 т Якщо мати на увазі, що енергія випромінювання (Ег) і зовнішня делокалізована електронна хмара (Eh) мають однакові значення, діелектрична проникність (Er/Eh) електронної оболонки Сєо дорівнює приблизно 1 або трохи менше 1, при цьому різниця знаходиться в діапазоні від 1x10 10 до 1x10 20 43437 Загальне рівняння для релятивістського відношення між частотами, виміряними в двох системах координат в просторі, дається в релятивістському Доплеровському рівнянні = fr X 1 cosa Відношення між частотами, що вимірюються в двох системах координат в просторі, які рухаються перпендикулярно, як у випадку комплексу и@Сєо (а = ті/2, cos a=0), складає fh = fr X 1 Vr' Коли одна система координат в просторі (Сєо) дуже швидко обертається (3x1010s 1) навколо джерела випромінювання, в той час як інша система координат (випромінювання) переміщається з швидкістю близькою (трохи меншою) до швидкості світла (3x1010 см/с), явище, зване тут резонантною релятивістською абсорбцією, відбувається в просторі 1 см від джерела випромінювання Це явище виражається як ЗхЮ10-(Зх1010х1СГ20 3x10 10 = 1 41x10 1 0 [s" 1 ] ВІДПОВІДНО, КЛЮЧОВИМИ моментами відносно релятивістської абсорбції бета-випромінювання (частота біля 10 20 s 1 ) є швидкість обертання Сєо (надзвичайно висока) і делокалізована електронна хмара (дуже велика при радіусі приблизно 1 см, з частотою приблизно 1,41x101 s 1 комплексу ХГасі@Сбо Ці властивості є головними для дозволу використання Сєо як молекули-сховища, яка може захистити зовнішнє середовище від шкідливого бета-випромінювання, що генерується всередині Звернувшись до гамма-випромінювання з точки зору можливості випромінювання ядерних ВІДХОДІВ, гамма-проміння можуть бути представлені як частки світла або пучок енергії (фотони) Гамма-промінь може бути представлений або як імпульс енергії (частка), або як хвиля, яка являє собою різницю енергії зв'язку між ядром, яке розщеплюється, і наступним ядром, яке утворюється Існує три додаткових основних типу гаммавипромінювання, часток, що генеруються іншими видами взаємодії Ці три повторні форми гаммавипромінювання проводяться (1) ефектом розсіяння Комгтгона, (2) фотоелектричним ефектом, і (3) створенням пари електрон-позитрон 3 трьох типів гамма-випромінювання, що виробляється подібними взаємодіями, всередині фулерену можливий тільки фотоелектричний ефект Фотоелектричний ефект відбувається, коли гамма-фотон ударяє орбітальний електрон атома і передає свою енергію електрону, який потім виходить на зовнішню оболонку У міру того як підданий впливу електрон повертається в своє первинне становище, енергія повторно випромінюється як гамма-випромінювання з більш довгою довжиною хвилі, ніж первинне гамма-випромінювання Створені даним ефектом гамма-фотони з більшою довжиною хвилі будуть мати значно меншу проникну силу, ніж початкові гамма-проміння, які їх створили, і, отже, вони класично легше поглинаються У випадку ядерних матеріалів, зв'язаних всередині фулерену, як гамма-проміння високої енергії (від внутрішнього ядерного матеріалу), так і низькоенергетичний гамма-промінь (що проводиться фотоелектричним ефектом) уловлюються молекулами, що обертаються з електронно замкненою оболонкою До утримання всіх типів гамма-випромінювання в межах Сєо підходять багато в чому так само, як і до утримання альфа- і бета-випромінювання А саме, для розрахунку енергетичного балансу використовується принцип резонантної релятивістський абсорбції Гамма-випромінювання всередині молекули Сєо (що має частоту приблизно 1022 Гц з швидкістю випромінювання дуже близькою або такою ж, як і швидкість світла) буде повністю поглинатися в делокалізовану електронну хмару (частота дорівнює нулю) і збільшить швидкість обертання у молекули Сєо Розв'язання може бути знайдене за рівнянням V fh=frx,1 r(1cm) ю С60 Змінна Сєо представляє швидкість обертання для Сєо Для чистого Сєо дана швидкість обертання починається або у порогового значення, що 10 1 дорівнює 2,9972x10 s або нижче, в залежності від стану матеріалу (Дана швидкість в інших місцях даного документа приводиться як така, що дорівнює 3x10 °s 1) Швидкість обертання гранецентрованого Сєо в твердому стані дорівнює пороговому значенню, 3x10 10 s 1 , рідкому і газоподібному стані — обертається з швидкістю меншою, ніж дане значення Для Сєо з впровадженим радіоактивним матеріалом (ХгаСі@Сбо), значення соСєо збільшується в результаті енергетичного впливу гаммавипромінювання Дуже швидко швидкість перевищує це порогове значення, тим самим герметизуючи гамма-випромінювання, що генерується всередині від зовнішнього свггу Звертаючись до рентгенівського і нейтронного випромінювань, можна помітити, що як рентгенівські промені, так і нейтрони, виникають значно менш часто, ніж альфа-, бета- і гамма-випромінювання під час зберігання радіоактивних матеріалів в фулеренах Однак для повноти картини і щоб продемонструвати діапазон релятивістської абсорбції, приводиться інформація, що описує утримання Сєо цих двох форм випромінювання 43437 Рентгенівські промені з'являються, коли орбітальні електрони в атомі змінюють свою нормальну конфігурацію під впливом якого-небудь процесу збудження, який приводить цей атом в збуджений стан на короткий період часу Існує природна тенденція для збуджених електронів перебудовуватися і повертати атом до свого стану з мінімальною енергією або до основного стану протягом часу, який в твердому матеріалі звичайно дорівнює наносекунді або менше Енергія, що вивільнюється при подібному переході із збудженого в основний стан, приймає форму рентгенівського фотона, чия енергія дорівнює різниці енергії між первинним і кінцевим станом Подібно бета-випромінюванню внутрішні рентгенівські промені, що генеруються від комплексу ХгаСі@Сбо, будуть уловлюватися і додадуть енергії делокалізованій електронній хмарі навкруги Сєо Чисте джерело рентгенівських променів буде випромінювати енергію від 5,6 до 6,2 КеВ Електронна структура молекули Сєо поглине тільки 320 еВ від будь-якого типу чистого джерела випромінювання, що виникає всередині Сєо (приблизно 5% енергії рентгенівського променя) Це означає, що, коли відбувається абсорбція чистого рентгенівського випромінювання, 95% енергії рентгенівського променя буде утримуватися за допомогою резонантної релятивістської абсорбції і приводить як до делокалізацм електронної хмари, так і до збільшення швидкості обертання комплексу ХГасі@Сбо Якщо ІНШІ додаткові форми випромінювання одночасно випромінюються з взятого в капсулу матеріалу, як, наприклад, під час ядерних процесів внутрішнього перетворення, які дають як гамма-, так і рентгенівське випромінювання, то більше ніж 95% енергії рентгенівського променя буде поглинатися в делокалізованій електронній хмарі і шляхом збільшення швидкості обертання Сєо Інший тип рентгенівського випромінювання складається з важких заряджених часток Ці частки поводяться як альфа-частки і поглинаються багато в чому так же, як і альфа-випромінювання Воно припиняється, коли "помилковий гелій" захоплюється на внутрішній частині молекулярної решітки Нейтронне випромінювання — це найбільш рідкий тип випромінювання, який може виникнути в молекулі фулерену Хоч це питання і є незвичайним в даному контексті зберігання, воно розглядається тут для повноти картини Добре відомо, що ядра з енергією збудження, що перевищує енергію зв'язку нейтрона, можуть розпадатися при нейтронному випромінюванні Радіоізотопні нейтронні джерела, розташовані в молекулі фулерену, засновуються або на спонтанному діленні, або на ядерних реакціях, для яких падаюча частка є продуктом звичайного процесу розпаду Багато які трансуранові важкі нукліди мають помітну імовірність спаду інтенсивності спонтанного ділення Кожний випадок ділення проводить ряд швидких нейтронів Коли вони навмисно використовуються як джерело нейтронів, ізотоп береться в капсулу в досить товстий контейнер, щоб з джерела появлялися тільки швидкі нейтрони і гаммапроміння Енергетичний спектр нейтронів складає від 0,2 до 5 МеВ ВІЛЬНІ нейтрони мають періоди напіврозпаду, рівні приблизно 12 хвилинам, після чого кожний з них розділяється на протон і електрон Під час взаємодії з фулереном енергія електрона, що проводиться розпадом нейтрона, заповнить одну або більш незайнятих молекулярних орбіт (LUMO), в той час як протон буде взаємодіяти через одну або більш зайнятих орбіт (HOMO) Енергетично (подібно до рентгенівських променів), невелика частка нейтронної енергії (в даному випадку 1%) буде поглинатися електронною структурою Сєо, але значно більше енергії (99%) буде поглинатися в делокалізованій хмарі і шляхом збільшення обертання Сєо Властитвості Сєо по запобіганню розповсюдженню випромінювання залежать від швидкості обертання Сєо При всіх формах шкідливих радіоактивних випромінювань здатність молекули Сєо уловлювати подібні випромінювання залежить від швидкості обертання фулерену Нормальна швидкість обертання для Сєо складає 3x10 1 0 s 1 в твердому стані У рідкому стані швидкість значно знижується Наприклад знижена швидкість обертання дорівнює 1,8x101 s 1 в толуолі і 5x109s 1 в нітробензолі Щоб утримувати радіацію, що випромінюється, комплекс Хгасі@Сбо повинен обертатися з швидкістю, що перевищує або рівна пороговому значенню, яке дорівнює швидкості обертання Сєо в твердому стані Якщо швидкість обертання Сєо падає нижче приблизно 3x1010s \ тоді випромінювання більш не буде безпечно утримуватися всередині молекулисховища Однак більш повільна швидкість обертання, викликана рідким і газоподібним станом, не представляє проблеми, оскільки утримання матеріалів, випромінюючих радіацію, збільшує швидкість обертання на декілька порядків в порівнянні з порогом цієї величини для молекул Сєо в будь-якій формі (газоподібній, рідкій, твердій) Це особливо відноситься до альфа- і гамма-випромінювань, які фокусують всю або велику частину енергії на збільшенні швидкості обертання і меншу - на формуванні делокалізованих електронних хмар (бетаі рентгенівські промені) Для того, щоб отримати позитивний результат запобігання розповсюдженню випромінювання, середовище, що є ЗОВНІШНІМ по відношенню до молекули-сховища Сєо, повинно підтримуватися при температурі вище мінімальної і притиску, нижче максимального Тільки при підтримці зовнішнього середовища, в якому зберігаються комплекси ХГасі@Сбо, в діапазоні прийнятних умов, комплекси ХГасі@Сбо зможуть зберігати свою надзвичайно високу швидкість обертання (вище порогової швидкості) І тим самим зменшувати небезпеки випромінювання Якщо комплекси ХгаСі@Сбо зазнають впливу таких умов, які існують у водах океану на глибині, що перевищує 800 метрів, тоді комплекси ХГасі@Сбо сповільнюються нижче за поріг виділення випромінювання (приблизно 3x1010s 1) і випромінювання, що є, буде виділятися в навколишнє середовище Таким чином, видалення радіоактивних ВІДХОДІВ в Сєо в глибину океану не бажане в порівнянні з іншим менш схильним до зовнішнього впливу геологічним видаленням Однак, що легко досяжно, земельні умови зберігання дозволять мо 43437 лекулі-сховищу Сєо обертатися з швидкістю, що перевищує рівень порога виділення випромінювання і будуть служити для підтримки корисної функції запобігання розповсюдженню випромінювання Онюни фулерену являють собою концентричні вуглецеві молекулярні решітки, утворені в шарах біля центральної точки Онюни фулерену можугь використовуватися селективно для поліпшення здатності Сєо утримувати випромінювання Для наших цілей онюни фулерену існують в двох основних класах онюни з Сєо всередині і онюни без Сєо як одного з внутрішніх шарів Онюни фулерену, що містять Сєо, можуть бути далі поділені на два типи, а саме ті, яким властива абсолютна ікосаедрична симетрія, і ті, які не мають подібної абсолютної симетрії Такі онюни фулеренів або пперфулерени мають абсолютну ікосаедричну симетрію Гіперфулерен Проміжок між шарами С 6О @Сі8о 0,274 нм С6о@С24о 0,352 нм Сбо@С54о 0,701 нм С6о@С24о@С54о 0,352-0,350 нм Вони мають істотне значення для утримання радіоактивних випромінювань, оскільки абсолютна ікосаедрична симетрія їх ЗОВНІШНІХ шарів означає, що не буде опору критичному обертальному руху внутрішньої молекули Сєо Отже, коли в них впроваджують радіоактивні матеріали, вони будуть мати усі властивості резонантної релятивістської абсорбції, заснованої на Допплеровському ефекті, з уловлюванням випромінювання чистого ХгаСі@Сбо Оболонки всередині пперфулерена мобільні за допомогою обертання Дійсно, Сєо в комплексі Сєо@С24о буде обертатися навкруги осі Сєо, в той же час залишаючись концентрично зцентрованим По мірі того, як більш крупні оболонки додаються до цих комплексів, зменшується міжшаровий енергетичний бар'єр Оскільки пентагони залишаються енергетично вирівняними, ВІДМІННОСТІ енергії в Сбо@С24о@Сб4о викликають те, що С240 стискується і стає менш круглим, в той час як С540 розширяється і стає більш круглим У даному комплексі енергія пентагонів Сєо приводить до обертання усі оболонки Однак центральна оболонка С240 обертається значно повільніше із-за енергії пентагонів С540 яка перешкоджає обертанню другого шара Розрахунки мобільності внутрішньої оболонки пперфулерена (наприклад, Сбо@С24о@Сб4о) вказують, що 1) із-за своєї ідеально сферичної форми, тільки серцевинна решітка Сєо може зазнавати абсолютно зцентрованого концентричного обертання в онюнах фулерену і обертатися на швидкості, яка рівна або перевищує свою природну швидкість в твердому стані, що є 3x10 1 0 s \ 2) із-за їх многокутної форми обертання більш великих вуглецевих оболонок сильно утрудняється, і 3) Сєо вільно переміщається вздовж осі Cs в межах відстані біля 0,04 нм навколо свого рівноважного положення Не дивно, що комплекс радіоактивного матеріалу, тришарового онюну фулерену 3 абсолютною ікосаедричною (In) симетрією, ХГасі@Сбо@С24о@С54о, є дуже привабливим кандидатом як фулереновий комплекс для довгострокового видалення радіоактивних ВІДХОДІВ Внутрішній С60 буде утримувати випромінювання за до помогою Допплеровських ефектів (що обговорювалися вище) і ЗОВНІШНІ шари, які є ідеально вирівняними з осями пентагонів, будуть служити для посилення внутрішнього Сєо, який може після багатьох тисячоліть нагромадити внутрішні сили, адекватні для руйнування ХгаС|@Сбо, в залежності від матеріалу, що зберігається Подібне руйнування можливе в одношаровому ХгаСі@Сбо із-за того, що безперервні процеси радіоактивного розпаду, що виникають всередині молекули-сховища Сєо, можуть згодом порушити фізичну ЦІЛІСНІСТЬ самої молекули-сховища Для 239 243 и @Сєо і Ри Сєо (двох радіоактивних ІЗОТОПІВ, спеціально відібраних тому, що вони виділяють велику КІЛЬКІСТЬ альфа- і гамма-часток), за умовою наявності міцного зв'язку вуглець-вуглець (С-С) під час високошвидкісного обертання, мине приблизно 72000 років для накопичення достатньої КІЛЬКОСТІ внутрішніх часток і супроводжуючих сил, щоб викликати розрив молекули Сєо (Сєо -> Сбэ+Сг) У даний момент Сєо швидко виділить значну частину радіаційного випромінювання, що уловлюється на протязі попередніх 72000 років, і потім назавжди припинить утримувати випромінювання, що виділяється Для U 2 7@Сєо внутрішній тиск нагромаджується повільніше, займаючи приблизно 10 5 років для розриву Сєо РІЗНІ ІЗОТОПИ будуть зберігатися різний час вдовж цих (експонентних) ЛІНІЙ Деякі можуть ніколи не зруйнувати свої решітки Сєо Навіть з врахуванням подібного тривалого терміну поступове руйнування цих молекул надзвичайно небажане Більш безпечною альтернативою є використання онюна фулерену для зберігання радіоактивного матеріалу Онюни фулерену забезпечують молекулу-сховище Сєо додатковими ЗОВНІШНІМИ обмеженнями, щоб забезпечити можливість молекулі-сховищу продовжувати утримувати радіоактивні випромінювання навіть за межами очікуваного моменту розриву Зокрема, — по причинах як виживання в більш широкому діапазоні ЗОВНІШНІХ умов, так і більшої тривалості, ХГасІ@Сб0@С240@С540 ІДЄЗЛЬН0 утримує ШКІДЛИВЄ високоенергетичне іонізуюче випромінювання і добре підходить для використання як механізм довгострокового зберігання Враховуючи його внутрішні сили, даний конкретний онюн фулерену значно збільшить безпечну глибину видалення ВІДХОДІВ в океан, так що навіть подібний варіант видалення ВІДХОДІВ стане прийнятним У випадку онюнів фулерену, які не мають ідеальної ікосаедричної (In) симетрії, швидкість обертання внутрішнього Сєо може бути уповільнена, і/або обертання ЗОВНІШНІХ шарів може бути значно збільшене Далі, посилюючі властивості несиметричних онюнів зменшуються, роблячи їх менш бажаними для постійного зберігання Однак ті несиметричні онюни, які включають молекулу-сховище Сєо як внутрішній шар, можуть бути адекватні для зберігання низькоактивних ВІДХОДІВ або для зберігання певних високоактивних ВІДХОДІВ З меншою КІЛЬКІСТЮ часток, що отримуються в результаті розпаду І на закінчення, навіть у випадку впровадження радіоактивного матеріалу всередину онюна фулерену, який не містить Сєо, емісія випромінювання, що генерується всередині, може бути зменшена шляхом додання шарів вуглеця, які прямо 43437 поглинають випромінювання У той час як Сєо буде утримувати або абсорбувати все випромінювання, що генерується всередині, за допомогою явища резонантної релятивістської абсорбції, заснованої на Допплеровськом ефекті, онюни, що не містять Сєо, що мають три шари оболонок вуглеця, що накладаються, будуть частково поглинати подібне випромінювання, засновуючись на енергетичному або електронному замиканні гексагонів фулерену (слабке явище), а також на класичній абсорбції (найбільш слабке явище) При наявності трьох або більше шарів вуглеця, кожний шар буде перекривати ІНШІ, енергетично замикати гексагони і герметизувати енергетичні діри, що виявляються в гексагональних решітках з одним шаром вуглеця Але без необхідного обертання Сєо, Ці онюни фулерену не обов'язково уловлять все випромінювання Звичайно, енергетичне замкнення молекули-сховища зменшить інтенсивність випромінювання, що виділяється, але подібне замкнення не обов'язково повністю усуне його Дане енергетичне замкнення гексагонів, що накладаються, разом з багатошаровістю онюнів фулерену, створює можливість для навмисного зменшення випромінювання, що виділяється зі сховища фулерен/ядерний матеріал Дане енергетичне замкнення і багатошаровість також дозволяють створювати настроєні (амплггуда через шаруватість і замкнення гексагонів, а також частота через вибір включеного джерела) джерела випромінювання і Шляхом вибору типу випромінювання, що включається в фулерен, і числа шарів вуглеця, що використовуються, можна використати комбінацію, що забезпечує настроєне джерело випромінювання Вуглецеві трубки нанорозміру були предметом інтенсивних прикладних досліджень після їх відкриття в 1991 р Тут ми використовуємо ці молекули для зменшення випромінювання, що виділяється в навколишнє середовище Для наших цілей поглинання випромінювання нанотрубки і капсули фулерену поводяться багато в чому як онюни фулерену, які не містять Сєо або обертаються з дуже високою швидкістю Структура трубок складається з коаксіальних решіток із замкнених графітових листів У будь-якій даній трубці пентагони вуглеця розташовані по спіралі навкруги осі, при цьому зміна кута нахилу від трубки до трубки дозволяє оптимізувати відстань між шарами (0,34-0,35 нм) Це трохи більше, ніж відстань ідеального графіту і дійсно більш характерно для грубошарового вуглеця Оскільки нанотрубки і капсули не обертаються, вони не забезпечують явище, засноване на Допплеровському ефекті, резонантної релятивістської абсорбції, що проявляється молекулою-сховищем Сєо Проте завдяки енергетичному замкненню гексагонів трьома або більш шарами вуглеця, нанотрубки і капсули будуть зменшувати випромінювання, але вони не обов'язково повністю зупинять його Якщо ми будемо мати на увазі енергетичне замкнення шаруватих (три або більше шарів) нанотрубок фулерену і приймемо до уваги, що деякі класи нанотрубок мають металеві властивості, в той час як ІНШІ мають напівпровідникові властивості, а ще ІНШІ мають перехідні властивості між металевими і напівпровідниковими станами, тоді комбінація всіх цих властивостей наділяє дані нанотрубки цікавим потенціалом для функціонування як направляючі для випромінювання, які служать для спрямування випромінювання, що випускається, вздовж первинної осі трубки або капсули Таким чином, ці матеріали можуть використовуватися для направлення радіоактивної енергії, що виділяється, до конкретного місця або для конкретної мети Існують експериментальні свідчення того, що комплекси U@Cn утворюються в електричних дугах Цікаво зазначити, що під час подібного утворення, групами, що створюються у найбільшій КІЛЬКОСТІ, є U@C28 і и@Сєо Маючи на увазі особливу електронну молекулярну структуру Сєо із замкненою оболонкою, очікується поширеність и@Сєо Також враховуючи той факт, що процес кристалізації Сєо відбувається навкруги точки, розумно припустити, що один атом урану (ІІ@Сбо) буде більш часто закриватися всередині решітки, ніж два атоми (ІІ2@Сбо) Однак із-за звичайної електронної структури С28 З ВІДКРИТОЮ ОбОЛОНКОЮ, ПОШИреНІСТЬ U@C28 пояснити менш легко Основний електронний стан С28 (симетрія Тсі) є 5Аг з одним електроном на орбіті аі і трьома електронами на орбіті Ь Ця ситуація приводить до вільних зв'язків, розташованих у кожного з чотирьох атомів вуглеця в чотиригранних вершинах структури Td Електронна структура 5А-А з відкритою оболонкою основного стану С28 закривається атомом урану (всередині решітки), що є тетравалентним атомом, тим самим пояснюючи результат Розширивши дані спостереження простими об'ємними обчисленнями, ми отримуємо подальший корисний висновок Діаметр основного стану Сєо складає 0,71 нм, зв'язок С-С між Сєо і С28 дорівнює 0,145 нм, і самий довгий діаметр основного стану С28 складає 0,41 нм Таким чином можливо, що можуть також утворюватися комплекси (ІІ@С28)@Сбо Корисність цього факту для методів зберігання радіоактивного матеріалу очевидна оскільки подібні тетравалентні атоми природно переважні в фазі формування і ще можуть бути взяті в капсулу з Сєо, процес виробництва впровадження радіоактивних ВІДХОДІВ може бути зроблений більш ефективним У той час як винахід було описано в зв'язку з тим, що в даний час вважається найбільш практичним і переважним прикладом здійснення винаходу, потрібно розуміти, що винахід не обмежується розкритим прикладом здійснення винаходу, а навпаки, припускається включення різних модифікацій і еквівалентних заходів, ВІДПОВІДНИХ духу і об'єму прикладеної формули винаходу 43437 Тираж 50 екз Відкрите акціонерне товариство «Патент» Україна, 88000, м Ужгород, вул Гагаріна, 101 (03122) 3-72-89 (03122) 2-57-03 10
ДивитисяДодаткова інформація
МПК / Мітки
МПК: G21F 9/34, C01B 31/02, C01B 31/00, G21F 9/00, G21F 9/16
Мітки: матеріалів, абсорбування, випромінювання, варіанти, замкненої, високоенергетичного, структури, спосіб, створення, зберігання, фулеренової, енергетичної, іонізуючого, радіоактивних, утримування, абс
Код посилання
<a href="https://ua.patents.su/10-43437-sposib-zberigannya-radioaktivnikh-materialiv-varianti-sposib-utrimuvannya-ta-absorbuvannya-visokoenergetichnogo-ionizuyuchogo-viprominyuvannya-sposib-stvorennya-energetichno-zamkne.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Спосіб зберігання радіоактивних матеріалів (варіанти), спосіб утримування та абсорбування високоенергетичного іонізуючого випромінювання, спосіб створення енергетично замкненої фулеренової структури, спосіб абс</a>