Yksi Loviisan ydinvoimalassa käytetyistä dekontaminointimenetelmistä on CORD-menetelmä. Dekontaminoinnin seurauksena syntyy jäteliuosta, jota käsitellään haihdutus- ja ioninvaihtomenetelmiä käyttäen. Käsittelyn jälkeen jäteliuoksen suolapitoisuus on korkea ja sen sisälttämien radioaktiivisten nuklidien, esimerkiksi 60Co:n, 63Ni:n, 54Mn:n ja 55Fe:n, erotusta varten tarvitaan tehokkaita puhdistusmenetelmiä. Nikkeli on yksi pitkäikäisistä radionuklideista, jotka ylläpitävät jätteiden korkeaa aktiivisuustasoa satoja vuosia jätteen syntyhetkestä lähtien. Nikkelin poisto jäteliuoksesta voisi pienentää huomattavasti loppusijoitettavan jätteen määrää. Tästä syystä nikkelin erotus on mielenkiintoinen tutkimusaihe. Fotokatalyysi on yksi mahdollisista menetelmistä, jota voidaan hyödyntää ydinjätteiden käsittelyssä. Fotokatalyysi on prosessi, jossa katalyytin ja ultraviolettisäteilyn avulla hajotetaan liuoksen sisältämät orgaaniset aineet yksinkertaisiksi ja haitattomiksi yhdisteiksi. Prosessissa käytetty katalyytti, useimmiten titaanidioksidi (TiO2), absorboi ultraviolettisäteilyä ja muodostaa hydroksyyli-radikaaleja, jotka ovat voimakkaita hapettimia. Orgaaniset aineet hajotetaan radikaalien avulla ja lopuksi nuklidit erotetaan ioninvaihdolla.
Tämän pro gradu -työn tavoitteena oli kehittää nikkelin tehokas erotusmenetelmä Loviisan ydinvoimalan haihdutinjäteliuoksesta. Työn tarkoituksena oli testata erilaisia sorbentti-materiaaleja ja löytää niistä selektiivisin ioninvaihdin nikkelille. Työssä keskityttiin tinaoksidipohjaisiin materiaaleihin ja tutkittiin niiden sorptio- sekä fotokatalyyttiset ominaisuudet natriumnitraattiliuoksessa ja Loviisan haihdutinjäteliuoksen simulanttiliuoksessa. Puhtaan tinaoksidin ja fotokatalyyttisen hapetuksen yhdistelmällä saavutettiin lähes 100 %:nen nikkelin erotus yksinkertaistetusta natriumnitraattiliuoksesta. Menetelmän tehokkuus laski, kun liuoksen koostumus vaihtui monimutkaisemmaksi. Työssä todettiin, että tutkittu puhdas tinaoksidi on tehokkaampi sorbentti kuin kaupallinen Degussa-titaanioksidi yksinkertaisessa natrium-nitraattiliuoksessa. Tutkitun tinaoksidimateriaalin kolloidista liukenemista todettiin pH:n ollessa yli 8, mikä rajoittaa materiaalin käyttöä. Koeliuoksen pH vaikutti myös fotokatalyysiprosessin tehokkuuteen. Emäksisessä pH:ssa tinaoksidien fotokatalyyttinen tehokkuus nikkelin erotuksessa oli korkeampi kuin neutraalissa pH:ssa simulanttiliuoksessa. Lisäksi työssä todettiin, että oksalaatin läsnäolo koeliuoksessa häiritsi nikkelin sorptiota sorbentin pinnalle natriumnitraattiliuoksessa, mutta ei simulanttiliuoksessa. Koeliuoksen oksalaattipitoisuuden nostaminen laski fotokatalyysin tehokkuutta. Nikkelin fotokatalyyttinen erotus oksalaattia sisältävässä liuoksessa vaati pitkää säteilytysaikaa, mikä ei ole suotavaa ydinvoimalan jäteliuosten käsittelyssä.
