Lityum-6, nükleer füzyon reaktörleri için çok önemli bir malzemedir, ancak izole etmek zordur-şimdi araştırmacılar toksik cıva kullanmadan bunu yapmanın bir yolunu bulmuşlardır
Bir nükleer füzyon reaktörünün çizimi
Nükleer füzyondan kaynaklanan sınırsız güç, sürdürülebilir bir füzyon reaktörü için yakıt sağlamak için hayati önem taşıyan izotop lityum-6’yı tedarik etmek için yeni bir işlemin kazara keşfedilmesinden sonra bir adım daha yakın olabilir.
En az zorlu füzyon süreci, helyum, nötron ve çok fazla enerji vermek için iki hidrojen, döteryum ve trityum izotopunun birleştirilmesini içerir. Nadir, radyoaktif bir hidrojen izotopu olan trityumun kaynağı zor ve pahalıdır. “Damızlık” reaktörleri, lityumu nötronlarla bombalayarak trityum üretmeye çalışırlar.
Lityum atomları iki stabil izotop olarak bulunur: lityum-7, doğada elementin yüzde 92.5’ini oluşturur ve geri kalanı lityum-6’dır. Daha nadir izotop, bir füzyon reaksiyonunda trityum üretmek için nötronlarla çok daha verimli reaksiyona girer.
Bununla birlikte, iki lityum izotopunu ayırmak son derece zordur. Şimdiye kadar, bu sadece Merkür’e bağımlı oldukça toksik bir süreç kullanılarak büyük ölçekte elde edilmiştir. Çevresel etki nedeniyle, bu süreç 1960’lardan beri Batı ülkelerinde kullanılmamıştır ve araştırmacılar, yasaktan önce üretilen lityum-6 stoklarına güvenmek zorunda kalırlar.
İsviçre’deki Eth Zürih’teki Sarbajit Banerjee ve meslektaşları şimdi petrol sondajı ile kirlenmiş suyu temizlemenin yollarını bakarken tesadüfen alternatif bir yöntem keşfettiler.
Araştırmacılar, Zeta vanadyum oksit adı verilen laboratuvar yapımı bir bileşik içeren, kullandıkları çimento zarlarının büyük miktarlarda lityum topladığını ve orantısız bir şekilde lityum-6 izole ettiğini fark ettiler.
Banerjee, Zeta vanadyum oksit oksijen atomlarıyla çevrili tüneller içeriyor. “Lityum iyonları, sadece doğru boyutta (lityum-6’yı bağlamak için) olan bu tünellerden geçiyor” diyor. “Lityum-6 iyonlarının daha güçlü bir şekilde bağlandığını ve tünellerin içinde tutulduğunu bulduk.”
Araştırmacılar, lityum-6’nın neden tercihen korunduğunu tam olarak anlamıyorlar, ancak simülasyonlara dayanarak, bunun tünellerin kenarlarındaki iyonlar ve atomlar arasındaki etkileşimlerle ilgili olduğuna inanıyorlar.
Şimdiye kadar sadece bir gram lityum-6’dan daha az izole ettiklerini söylüyor, ancak süreci ölçeklendirmeyi umuyorlar, böylece on kilogram izotop üretebilir. Ticari bir füzyon reaktörünün her gün öğenin tonlarına ihtiyacı olması bekleniyor.
Banerjee, “Ancak, bu zorluklar plazma reaktörleri ile ilgili daha büyük zorluklara ve füzyon için lazer ateşlemesine kıyasla solgun” diyor.
