Yeni bir akıllı kaplama nükleer atık suyun temizliğini iyileştirebilir

Çin’deki bilim insanları, nükleer santral atık suyundan trityumun (hidrojenin radyoaktif bir formu) uzaklaştırılmasını kolaylaştıracak akıllı bir kaplama geliştirdi.

Trityumun çıkarılmasının oldukça zor olduğu biliniyor çünkü doğrudan su moleküllerine bağlanarak normal suyla neredeyse aynı şekilde davranan tritiyumlu su yaratıyor. Şu anda bunu ortadan kaldırmanın en pratik yolu su damıtmadır. Başka bir deyişle, suyun kaynatılması ve böylece kaynama noktalarının biraz farklı olması nedeniyle bileşenlerinin ayrılması söz konusudur.

Ancak sıradan su ile trityumlu su arasındaki fark o kadar küçüktür ki, bunu yapmak pahalı olan ve çok fazla enerji tüketen büyük damıtma kuleleri inşa etmeyi gerektirir.

Bu kuleler, yükselen buharın ve düşen sıvının temas edebileceği geniş bir yüzey alanı sağlayan, esasen küçük metal örgü halkalardan oluşan salmastralar kullanır. Ancak pasiftirler ve ayırma sürecine aktif olarak yardımcı olmak yerine buhar ve sıvının kule boyunca normal hareketine dayanırlar.

Aktif bir kaplama tasarlama

Bilim adamlarının ne yaptığını, yayınlanan bir makalede açıkladılar. Çevre Bilimi ve Teknolojisi, aktif bir ambalaj malzemesi geliştirmektir.

Suzhou’daki Soochow Üniversitesi’nden bilim adamlarının liderliğindeki araştırma ekibi, standart paslanmaz çelik örgü halkaları aldı ve bunları NH adı verilen metal-organik bir çerçeveyle kapladı.₂-MIL-101 (Cr).

Kaplama, ambalajların temas alanını yaklaşık 32 kat artıran geniş bir yüzey alanına sahiptir. Ayrıca, trityumun kaplama yüzeyinde sıradan hidrojen ile değişimini kolaylaştıran krom ve amino kimyasal grupları da içerir, bu da damıtma işleminin verimliliğini artırır.

Kimyanın işe yaradığını kanıtlamak

Konseptlerinin işe yarayıp yaramayacağını görmek için bilim insanları kaplanmış halkaları, yüksekliği 1 metrenin (3 feet) biraz altında olan bir laboratuvar damıtma kolonunda test etti. Ne kadarının ayrılabileceğini görmek için sistemden vakum altında tritiyumlu su akıttılar.

Sonuçlar etkileyiciydi. Modifiye edilmiş salmastralı kolon, metre başına 42,5 teorik plakalık bir ayırma verimliliğine ulaştı; bu da kolonun metresi başına yaklaşık 42 yüksek verimli ayırma adımı gerçekleştirdiği anlamına geliyor. Kaplama ayrıca dayanıklıydı, 22 günden fazla aralıksız test boyunca stabil ve etkili kaldı.

Bilim adamları makalelerinde şöyle yazdı: “Bu çalışma, detritisyon teknolojilerini ilerletmek ve nükleer endüstriden trityum salınımlarını azaltmak için umut verici bir strateji sunuyor.”

Ek olarak, yeni salmastrayla donatılmış 10 metre yüksekliğindeki (33 feet) bir endüstriyel kolonun, bildirilen en iyi salmastradan 134 kat daha etkili olacağını hesapladılar. Modifiye edilmiş ambalajların, günümüzün ticari ambalajlarından 1 milyon kat daha iyi bir genel ayırma performansı elde edeceğini tahmin ettiler.

Ölçek mi büyütülüyor?

Ancak araştırmacılar, bunların gerçek dünya testlerinden ziyade, küçük laboratuvar tabanlı bir sütundan elde edilen matematiksel projeksiyonlar olduğunu kabul ediyor. Kaplamanın karmaşık, kirli atık suları idare edip edemeyeceğini ve endüstriyel ekipmanlarda yıllarca süren sürekli radyasyona dayanıp dayanamayacağını görmek için daha büyük denemeler yapılırsa, bu daha sonraki bir tarihte gerçekleşebilir.