سوخت جدید نیروگاه هسته ای/ استخراج اورانیوم از آب دریا

غزال زیاری: بیشتر سطح کره زمین از اقیانوس ها پوشیده شده و البته موجودات و گونه های گیاهی و جانوری فراوانی هم در آب اقیانوس ها زندگی می کنند. جالب اینجاست که توده عظیم آب اقیانوس ها، حاوی میزان قابل توجهی یون اورانیوم نیز هست. استخراج این یون ها به شکل بالقوه منبع سوخت تجدید پذیری برای تولید انرژی هسته ای را در اختیار دانشمندان قرار می دهد.

در مطالعه اخیری که نتایج آن در ACS Central منتشر شده، ماده جدیدی معرفی شده که برای استخراج الکتروشیمیایی طراحی شده است. این نوآوری در جذب یون های اورانیوم گریزان از آب دریا در مقایسه با تکنیک های قبلی، موثرتر است.

راکتورهای انرژی هسته ای، انرژی ذخیره شده طبیعی موجود در داخل اتم را آزاد کرده و با شکافتن اتم، این انرژی را به حرارت تبدیل می کنند. این پروسه ای است که شکافت نامیده می شود. از همین رو اورانیوم تبدیل به عنصر مورد علاقه این پروسه شده است؛ چرا اورانیوم به هر شکلی ناپایدار و رادیواکتیو است و همین کار تفکیک و شکستن آن را آسان می کند.

در حال حاضر، اورانیوم از صخره ها و سنگ ها استخراج می شود؛ ولی ذخایر سنگ اورانیوم به شدت محدود است. در این میان، آژانس انرژی هسته ای تخمین زده که حدود 4.5 میلیارد تن اورانیوم در اقیانوس ها به شکل یون های اورانیل حل شده شناور هستند. این منابع هزار برابر بیشتر از منابع اورانیوم روی خشکی هاست.

با این وجود ثابت شده که استخراج این یون ها چالش برانگیز است؛ چرا که این مواد برای انجام این کار، سطح کافی برای به دام انداختن یون ها را ندارد. از همین رو روی ژایو، گوانگشان ژو و همکارانش به فکر ساخت یک ماده الکترود با تعداد زیادی سوراخ های میکروسکوپیک افتادند که از آن در جذب الکتروشیمیایی یون های اورانیوم از آب دریا بهره ببرند.

توسعه نوآورانه مواد الکترود

اعضای این تیم برای تولید این الکترودها، کار را با پارچه های انعطاف پذیر بافته شده از الیاف کربن آغاز کردند. آنها روی پارچه را با دو مونومر تخصی که بعد آنها را پلیمریزه کردند، پوشاندند. سپس این پارچه را به هیدروکسی آمین هیدروکلراید آغشته کردند تا گروه های آمیدوکسیم را به پلیمرها اضافه کنند. ساختار طبیعی و متخلخل پارچه، حفره های بسیار کوچکی را برای لانه کردن آمیدوکسیم ها ایجاد کرد و بدین ترتیب یون های اورانیل راحت تر به دام می افتند.

در جریان تحقیقات، محققان پارچه های پوشش داده شده را به عنوان کاتد در آب دریا با منابع طبیعی و یا آب دریای اورانیوم دار قرار دادند و اندکی آند گرافیت به آن اضافه کرده و یک جریان چرخه ای بین الکترودها ایجاد نمودند. با گذر زمان، رسوبات زرد روشن مبتنی بر اورانیوم روی پارچه کاتد انباشته شدند.

در این آزمایش ها، دانشمندان از آب دریای جمع آوری شده از دریای بوهای در چین استفاده کردند و الکترودها در طول 24 روز، 12.6 میلی گرم اورانیوم به ازای هر گرم ماده فعال پوشش داده شده استخراج کردند. ظرفیت مواد پوشش داده شده، بیشتر ازسایر مواد استخراج اورانیوم آزمایش شده توسط اعضای این تیم بود. به علاوه بهره گیری از الکتروشیمی برای به دام انداختن یون ها، تقریبا سه برابر سریع تر از انباشته شدن آنها برروی پارچه بود.

محققان معتقدند که این اقدام، یک روش موثر برای جذب اورانیوم از آب دریاست که می تواند اقیانوس ها را به عنوان تامین کنندگان جدید سوخت هسته ای به دنیا معرفی کند.

منبع: scitechdaily

5858

سوخت جدید نیروگاه هسته ای/ استخراج اورانیوم از آب دریا