Radyoaktif atık temizlemede devrim yaratan gelişme

Wake Forest Üniversitesi fizik bölümü öğretim üyesi Timo Thonhasuer, doktora sonrası araştırma görevlisi Stephanie Jensen ile birlikte nükleer enerji santrallerindeki radyoaktif atık maddelerin ele geçirilmesi ile ilgili yaptıkları araştırmaların sonuçlarını açıkladı.

Nature Communications dergisinde yayınlanan yeni araştırmaya göre, nükleer enerji santrallerinden radyoaktif atık yakalamak için yeni bir yöntem geliştirildi. Yeni geliştirilen yöntemin, mevcut yöntemlere oranla daha ucuz ve daha etkili olduğu belirtildi. Bu yeni tekniğin enerji endüstrisi için potansiyel bir avantaj olduğu ve radyoaktif atıkların giderilmesinde devrim yaratacağının altı çizildi.

“Yakalama yöntemimiz bugüne kadarki teknolojilerin hepsinden daha iyi performans gösteriyor ve bu da dünya çapındaki enerji üretiminin tabiatını değiştirebilir” – Doç. Dr. Timo Thonhauser

MIL-101-Cr adı verilen metal-organik bir çerçeve (MOF) olan yeni moleküler tuzak, Rutgers Üniversitesi’nden Jing Li liderliğindeki bilim adamları tarafından geliştirildi. Wake Forest’daki Thonhauser‘ın laboratuvarında analiz edildi. Ve Yves Chabal‘ın Texas Üniversitesi laboratuvarındaki bilim insanları tarafından ölçüldü.

MOF, Radyoaktif Atığı Yüksek Oranda Temizleyebiliyor

Bu benzersiz MOF, kullanılan nükleer yakıt çubuklarından neredeyse tüm radyoaktif iyodürü giderebiliyor. ABD’deki yasal düzenlemeler yeniden işleme tesislerine, yakıt çubuklardaki radyoaktif iyodürlerin yüzde 99.967’sini gidermeyi zorunlu kılıyor. Yeni geliştirilen MIL-101-Cr MOF ise bu zararlı iyodürleri yüzde 99.979-99.984 oranında temizleyebiliyor.

MOF’lar, metal köşelerin organik bir bağlayıcı ile bağlandığı nispeten yeni bir malzeme sınıfıdır. Thonhauser, “Bu, ortasında boş alan bulunan bütün bir çerçeve şeklindedir. Sanki süngerimsi bir hal almış gibi görünüyor.” dedi.

Bu teknik, Rutgers’daki araştırmacılar MOF’ların metal köşelerine “kavrayıcı” taktığında ortaya çıktı. Bu sayede nükleer enerji üretiminde, belirli bir yan ürünü (radyoaktif iyodür) yakalamada iyi bir endüstriyel adsorban olan MIL-101-Cr geliştirildi. Radyoaktif iyodür insanlarda kansere neden olan oldukça tehlikeli bir maddedir.

Timo Thonhauser, doktora sonrası araştırma görevlisi Stephanie Jensen ile birlikte süper bir bilgisayar kullanarak MOF’un teorik testlerini yürüttü. Bu testlerdeki amaçları, tuzağın neden ve nasıl çalıştığını belirlemek ve daha ileri testlerde olası iyileştirme yöntemlerini belirlemekti.

Nitekim MOF, nükleer santrallerin kullandığı mevcut endüstriyel adsorbanlardan üç ila dört kat daha iyi temizleme özelliğine sahip. Ayrıca muadillerine göre daha ucuz bir teknik. Çünkü köşelerini oluşturmak için gümüş gibi kıymetli bir metale gereksinim duymuyor.

Bu teknik kullanıma başlandığında, tek başına dünyanın dört bir yanındaki yakıt masraflarından tasarruf edilebileceği düşünülmektedir. Dünya Nükleer Birliği tarafından hazırlanan 2015 raporunda, ABD’deki nükleer enerji maliyeti kömürden düşük, ancak doğalgazdan yüksek olarak sıralanmıştı. Bu çalışma ABD Enerji Bakanlığı tarafından sağlanan hibe ile finanse edilmiş.