Säker lagring av kärnavfall, nya sätt att generera och lagra väte, och teknik för att fånga och återanvända växthusgaser är alla potentiella spinoffs av en ny studie av University of Guelph -forskare.

Publicerad nyligen i Vetenskapliga rapporter , studien involverade den första användningen av antimateria för att undersöka processer kopplade till potentiell långtidslagring av avfall från kärnreaktorer, säger huvudförfattare och kemiprofessor Khashayar Ghandi.

Forskningen kan i slutändan hjälpa till att designa säkrare underjordiska valv för permanent lagring av radioaktivt avfall, inklusive avfall från Ontarios kärnkraftverk. Dessa installationer producerar nästan två tredjedelar av provinsens energibehov.

"Kärnkraft ger en ren elkälla. Men det finns ett behov av att hantera kärnavfallet från reaktorer som genererar el, "sa Ghandi.

För närvarande, använda kärnbränslebuntar - fortfarande mycket radioaktiva - förvaras i valv i tillfällig lagring.

Långsiktigt, experter syftar till att använda djupa geologiska förvar för att permanent begrava materialet. Begravd i klippformationer hundratals meter under jorden, bränslebehållarna skulle hållas i konstruerade och naturliga barriärer som leror för att skydda människor och miljö från strålning.

Det tar nästan 100, 000 år för radioaktivitet från kärnavfall för att återgå till nivån av naturligt uran i marken. "Det är viktigt att förstå de säkraste förhållandena för sådana lagringssystem, "sa Ghandi.

Han och hans studenter arbetade med samarbetspartners vid den franska alternativa energi- och atomenergikommissionen. Kärnreaktorer ger mer än 75 procent av Frankrikes energibehov.

Teamet studerade strålningskemi och elektronisk materialstruktur i skalor mindre än nanometer, eller miljondelar millimeter.

De förberedde prover av lera i ultratunna lager i sitt U of G-labb. Jobbar på TRIUMF -partikelacceleratorn i Vancouver, teamet bombarderade proverna med sub -atomiska partiklar som kallas positiva muoner.

Baserat på dessa första mätningar någonsin vid acceleratorn, han sa, teamets system är ett beprövat verktyg som gör det möjligt att använda strålningsstudier av material för att lagra kärnavfall. Det är viktigt för Kanada, där kärnkraftsindustrin vill bygga sitt första geologiska förvar i mitten av århundradet.

"Detta system kan nu tillämpas tillsammans med andra mätningar för att bestämma och hjälpa till att eventuellt utforma det bästa materialet för containrar och barriärer inom kärnavfallshantering."

Ghandi sa att studien också visade spännande egenskaper hos leror som kan göra dem användbara i andra branscher. Leror kan fungera som katalysatorer för att byta kemikalier från en form till en annan - en fördel för petrokemiska företag som tillverkar olika produkter från olja. Andra industrier kan använda leror för att fånga upp värmande gaser som koldioxid och använda dessa gaser för att tillverka nya produkter.

Leror kan också kombineras med andra föreningar för att hjälpa till att lagra väte som en ren energikälla.

I samtliga fall, Ghandi sa, forskargruppens resultat ger ett nytt sätt att studera sub-nanomaterial och kemiska processer i trånga miljöer.