Altı derece nükleer ayrılma
Argonne bilim adamları, daha fazla nükleer malzemenin geri dönüşümünü sağlayan yolu ayırma kaygısını hafifletmek için 3 boyutlu baskıya bakıyorlar.
Astronotlar artık Uluslararası Uzay İstasyonu'nu onarmak için uzayda kendi parçalarını basıyorlar. Harvard'daki bilim adamları organ dokusunu yazdırmanın bir yolunu keşfettiler, muhtemelen üç boyutlu basılmış biyolojik organların yaratılması yönünde önemli bir adım. Bunlar, 3 boyutlu baskının veya ek üretimin bilim ve teknolojide nasıl devrim yaratacağına dair sadece iki örnektir.
3-D baskıdaki gelişmeler, bilim adamları esnek malzemeler, parçalar ve sensörler yaratmanın faydalarını kat kat artırırken nükleer sanayiyi dönüştürmeye de hazır. İlave üretim, ABD Enerji Bakanlığı (DOE) Argonne Ulusal Laboratuarı'ndaki bilim adamlarının yeni bir buluşuna göre, kullanılmış nükleer yakıtı daha verimli bir şekilde geri dönüştürmemize yardımcı olabilir.
1970'lerde Argonne bilim adamları tarafından geliştirilen bir yöntem de dahil olmak üzere nükleer reaktörlerin atıklarını çeşitli şekillerde geri dönüştürebiliriz. Bu yaklaşımlarla nükleer mühendisler, harcanan nükleer yakıtın yüzde 95'ini bir reaktörden geri dönüştürerek yalnızca yüzde beşinin uzun vadeli atık olarak depolanmasını sağlayabilir. Fakat şimdi, ilk kez, Argonne bilim adamları, 6 Eylül’deki bir makalede anlatıldığı gibi, daha fazla nükleer atığın geri dönüşümünü sağlayan üç boyutlu parçaları basmışlardır. Bilimsel Raporlar.
Yeniden geri dönüşüm azaltmak
İlk bakışta, nükleer atığın yüzde ikisinin geri dönüştürülmesi pek bir şey ifade etmiyor olabilir. Ancak hem depolanan atık miktarını hem de tehlikeli olarak kalma süresini önemli ölçüde azaltacaktır.
Argonne nükleer kimyacısı ve ortak yazar Andrew Breshears, “Yüz binlerce yıl yüzde beş depolamak yerine, kalan yüzde üçün maksimum yaklaşık bin yılda saklanması gerekiyor” dedi. "Başka bir deyişle, bu ek adım depolama süresini neredeyse bin kat azaltabilir." Ve dördüncü nesil hızlı reaktördeki o nükleer malzemenin parçalanması ilave elektrik üretecektir.
Bu hedefi gerçekleştirmek için Argonne bilim adamları ilk önce radyoaktif olmayan, yüksek radyoaktif aktinit izotopları americium ve aluminyumları lantanlardan veya nadir toprak metallerinden ayırmak zorunda kaldılar.
2013'te, şimdi Nevada Üniversitesi Las Vegas'lı kimyager Artem V. Gelis ve Argonne meslektaşları, Actinide Lanthanide Separation Process (ALSEP) olarak adlandırılan fazladan yüzde ikisinin geri dönüşümüne yönelik bir plan hazırladı.
Yine de ekip ortak bir bilimsel zorlukla karşı karşıya kaldı: çalışmalarını bir laboratuvardaki test tüplerinden endüstriyel bir ölçeğe dönüştüren daha büyük bir sürece dönüştürmek. Katkı maddelerinin üretildiği yer orasıydı.
Ekip, santrifüj kontaktörler olarak adlandırılan kimyasalları ayıran cihazların çevresinde ALSEP işlemini yeniden tasarladı. Argonne mühendisi Peter Kozak, birkaç kontaktör yazdırdı ve bunları birbirine bağladı; küçük ve (yavaş) bir süreci, bilim adamlarının aktinitleri lantanitlerden hiç durmadan ayırabilecekleri bir süreç haline getirdi.
Breshears, "Bu, elementlerin laboratuvar ölçeğinde ve endüstriyel ölçekte ayrılması arasındaki boşluğu kapatmaktadır" dedi.
Kolaylık ayırma kaygısı
Bu keşfi yapmak için Argonne bilim adamları, modifiye bir Plütonyum Uranyum Azaltma Çıkarma (PUREX) işlemi ile uranyum, plütonyum ve neptunyumun çıkarıldığı simüle edilmiş nükleer yakıtla başladılar. Ekip, 20 kontaktör sırasının bir tarafına americium ve curium içeren bu sıvı karışımını ekledi. Diğer taraftan ekip, aktinitleri ayırmak için tasarlanmış endüstriyel kimyasalların bir karışımını ekledi.
36 aşamalı bir ayırma planını takip ederek, bilim adamları aktinitlerin yüzde 99,9'unu lantanitlerden çıkardı. Bu çarpıcı bir başarıydı, çünkü her iki element de benzer kimyayı paylaşıyor. Breshears, "Oksidasyon durumları aynıdır, ayrılmalarını zorlaştırır" dedi.
Yol boyunca, bilim adamları üç boyutlu basılı parçaları kullanmanın iki ek yararı buldular. Birincisi, kontaktörlerin nükleer yayılmaya karşı içsel korumalar sundukları. 20 kontaktörü bağlayan tüpler her cihazın içinde çalışır ve bu sayede plütonyum veya diğer radyoaktif maddelerin işlemden ayrılmasını zorlaştırır.
İkincisi, 3 boyutlu basılı parçaların esnek olmasıdır. Kozak, "Bir parça arızalandığında yeniden basılması ve değiştirilmesi kolay olur. Kolayca adım ekleyebilir veya çıkarabiliriz." Dedi.
Bu ilerleme doğru yönde atılmış bir adım olsa da, daha fazla iş yapılması gerekiyor. Breshears, "Belki sürecin boyutunu azaltmak için yeni bir yol bulacağız" dedi. “Aktinitleri ne kadar büyük ayırabilirsek, halk ve çevre üzerindeki etkilerini o kadar azaltabiliriz.”
Kimyasal araştırmalar radyoaktif atık sorunlarının çözülmesine yardımcı olabilir
Artem V. Gelis ve arkadaşları, Nükleer Yakıt Döngüsünü Basitleştirilmiş Küçük Aktinli Lantan Ayrıştırma Süreci (ALSEP) ile Kapatma ve Katkı Maddeleri Üretimi, Bilimsel Raporlar (2019). DOI: 10.1038 / s41598-019-48619-x
Alıntı:
Altı derece nükleer ayrılma (2019, 11 Ekim)
11 Ekim 2019 tarihinde alındı
https://phys.org/news/2019-10-degrees-nuclear.html adresinden
Bu belge telif haklarına tabidir. Özel çalışma veya araştırma amacıyla yapılan herhangi bir dürüst işlem dışında,
Bölüm, yazılı izin olmadan çoğaltılabilir. İçerik sadece bilgi amaçlıdır.