Новый метод улавливания радиоактивных отходов атомных электростанций дешевле и эффективнее существующих методов, что является потенциальным благом для энергетической отрасли, согласно новому исследованию, опубликованному в журнале Nature Communications.
«Наш метод улавливания намного превосходит все современные технологии и может изменить ландшафт производства энергии во всем мире», - сказал Тимо Тонхаузер, физик-вычислитель из Университета Уэйк Форест в исследовательской группе.
Новая молекулярная ловушка, металлоорганический каркас (MOF) под названием MIL-101-Cr, была разработана учеными во главе с Цзин Ли из Университета Рутгерса, проанализирована в лаборатории Тонхаузера в Уэйк-Форест и измерена учеными в Иве. Лаборатория Чабала в Техасском университете в Далласе.
Этот уникальный MOF удаляет почти весь радиоактивный йод из использованных ядерных топливных стержней. Правила в США требуют, чтобы заводы по переработке очищали 99,967% радиоактивных йодидов от стержней. MIL-101-Cr MOF удаляет 99,979-99,984 процента.
МОК представляют собой относительно новый класс материалов, в которых металлические уголки соединены органическим линкером.
«Это становится целой структурой с пустым пространством посередине», - объяснил Тонхаузер. «Похоже на губку».
Прорыв произошел, когда исследователи из Rutgers прикрепили «захваты» к металлическим углам своего MOF, создав MIL-101-Cr, промышленный адсорбент, который очень хорошо улавливает один конкретный побочный продукт производства ядерной энергии - радиоактивный. йодид. Это вещество связывают с раком у людей.
В качестве физика-вычислителя исследовательской группы Тонхаузер вместе с ассистентом Стефани Дженсен провел теоретические испытания MOF с использованием суперкомпьютера. Их цель состояла в том, чтобы определить, почему и как работает ловушка, чтобы ее можно было улучшить при дальнейшем тестировании.
На самом деле, этот MOF в три-четыре раза лучше, чем текущий промышленный адсорбент, используемый на атомных электростанциях. Он также дешевле, потому что не использует драгоценный металл, такой как серебро, для формирования углов.
Уже один этот факт может сэкономить на расходах на топливо по всему миру. В отчете Всемирной ядерной ассоциации за 2015 год стоимость ядерной энергии в США оценивается ниже, чем у угля, но выше, чем у природного газа.