جهش هسته‌اي چين جهان را شوکه کرد

محققان چيني روش جديدي ابداع کرده‌اند که قابليت استخراج اورانيوم از آب دريا را تا 1000 برابر افزايش مي‌دهد. اين دستاورد گامي بزرگ در جهت ارتقاي صنعت هسته‌اي است.

به نقل از اينترستينگ انجينيرينگ، کشور‌هايي که استراتژي‌هاي استفاده بلندمدت از انرژي پاک را در دستور کار دارند، به طور فزاينده‌اي انرژي هسته‌اي را به عنوان يک لنگرگاه پايدار براي توليد برق مي‌دانند. اما اين صنعت با يک مشکل اساسي در تامين منابع مواجه است. ذخاير اورانيوم با قابليت استخراج آسان در حال کاهش هستند و هزينه اکتشافات جديد همچنان در حال افزايش است. اين چالش، علاقه به استخراج مستقيم اورانيوم از آب دريا را تشديد کرده است.

اقيانوس‌هاي جهان مقادير زيادي از اين عنصر را در خود جاي داده‌اند، اما استخراج کارآمد آن همچنان يکي از سرسخت‌ترين چالش‌هاي فني اين بخش است. اکنون يک مطالعه جديد در‌هاي جديدي را به روي استخراج اورانيوم از آب دريا گشوده است.

اورانيوم-235 اکثر راکتور‌هاي هسته‌اي را تغذيه مي‌کند و در هسته برنامه‌هاي انتقال اين انرژي قرار دارد. با اين حال، ذخاير زميني فعلي ممکن است تنها چند دهه ديگر وجود داشته باشند.

اقيانوس‌ها حاوي نزديک به 4.5 ميليارد تن اورانيوم هستند. مشکل اين است که اورانيوم در آب دريا با غلظت‌هاي بسيار کم وجود دارد و با يون‌ها، ميکروب‌ها و مواد آلي ترکيب شده که تقريباً به هر چيزي که در آب قرار مي‌گيرد، مي‌چسبند. دکتر شيشي تاي از دانشگاه ويفانگ و دکتر ژنلي سان از دانشگاه برق شمال چين، محققان، براي مقابله با اين تنگنا تلاش کردند.

آنها خانواده جديدي از چارچوب‌هاي آلي کووالانسي سولفونيک يا S-COF‌ها را توليد کردند. تمرکز آنها نه تنها بر شيمي مواد، بلکه بر نحوه قرارگيري لايه‌هاي داخلي ماده نسبت به يکديگر بود.

دکتر تاي در اين مورد گفت: مطالعه ما مبتني بر يک مفهوم طراحي جديد به نام مهندسي حالت انباشتگي است که کاملاً با شکل و چينش يون‌هاي اورانيوم مطابقت دارد.

در قالب اين طرح، گروه‌هاي سولفونيک يک محفظه تشکيل مي‌دهند که يون‌هاي اورانيوم را از طريق هماهنگي چهار نقطه‌اي در داخل خود نگه مي‌دارد.

اين ساختار با حالت انباشتگي سنتي که جاذبه ضعيف‌تر و امکان اتصال انتخابي کمتري در دسترس قرار مي‌دهد، در تضاد است. با استفاده از اين روش امکان جذب اورانيوم موجود در آب دريا تا هزار برابر بيشتر شد.

محققان سپس اين ماده يا چارچوب‌هاي آلي کووالانسي سولفونيک را در آب طبيعي دريا آزمايش کردند. تنها در يک روز، اين ماده 31.5 ميلي‌گرم اورانيوم از هر گرم جاذب استخراج کرد که بي سابقه بود.

دکتر سان در اين مورد گفت: اين بيشترين حد موفقيت براي استخراج اورانيوم از آب طبيعي دريا بوده است. او همچنين به توانايي اين ماده در ناديده گرفتن يون‌هايي مانند واناديوم اشاره کرد که معمولاً در روند جذب اورانيوم اختلال ايجاد مي‌کنند.

محققان تأکيد مي‌کنند که اين فناوري هنوز در مراحل اوليه است و بايد با هزينه‌اي قابل رقابت با استخراج اورانيوم از معدن، تجاري سازي شود.