پژوهشگران استنفورد بهره‌وری استخراج اورانیوم از آب دریا را افزایش می‌دهند

پژوهشگران سراسر جهان در تلاش هستند تا انرژی‌های تجدیدپذیر را بهبود بخشند؛ چرا که ما بیش از پیش با چالش‌های تغییرات اقلیمی روبه‌رو می‌شویم. زمان می‌برد تا انرژی‌های بادی یا خورشیدی به نقطه‌ای برسند که نیازهای ما را به تنهایی برطرف کنند؛ اما تا آن زمان می‌توانیم از انرژی هسته‌ای استفاده کنیم. انرژی هسته‌ای خطراتی دارد؛ اما میزان تولید گازهای گلخانه‌ای آن پایین است و بخشی از این گازها نیز از فرایند استخراج مواد از معدن تولید می‌شود. فرایند جدیدی برای استخراج اورانیوم از آب دریا می‌تواند این فرایند را پاکیزه‌تر، ارزان‌تر و در دسترس‌تر کند.

بیشتر اورانیوم جهان از معدن‌های قزاقستان، کانادا و استرالیا استخراج می‌شود؛ اما معدن‌های کوچکی در برخی کشورهای دیگر هم وجود دارند. در حال حاضر، این آسان‌ترین راه برای استخراج اورانیوم است؛ اما هزینه و بهره‌وری انرژی هسته‌ای می‌تواند در صورت دسترسی راحت‌تر به سوخت آن، افزایش یابد. بنابراین، استخراج اورانیوم از آب دریا می‌تواند گزینه‌ی مناسبی باشد. غلظت اتم‌های اورانیوم در آب دریا برابر با ۳.۳ppb یا ۳.۳ میکروگرم در هر لیتر است. پژوهشگران استنفورد فرایندی برای استخراج این اتم‌ها توسعه داده‌اند که می‌تواند آب دریا را به منبعی باارزش از سوخت هسته‌ای تبدیل کند.

اورانیوم که در آب نامحلول است، با اتم‌های اکسیژن ترکیب می‌شود تا یون‌های اورانیل با بار مثبت را ایجاد کند. رویکرد توسعه داده‌شده در دانشگاه استنفورد مبتنی بر تکنیک استانداردی شامل رشته‌های پلاستیکی از جنس آمیدوکسیم است. این رشته‌ها در آب دریا قرار می‌گیرند و یون‌های اورانیل به آن‌ها متصل می‌شوند. وقتی این رشته‌ها اشباع شدند، جمع‌آوری می‌شوند و اورانیل به طریق شیمیایی از آن‌ها جدا می‌شود. سپس این مولکول‌ها باید تصفیه شوند و اورانیوم برای غنی‌سازی و استفاده در رآکتور از آن‌ها جدا شود.

ساختار یون اورانیل

پژوهشگران استنفورد تلاش خود را بر ترکیب فیبرهای آمیدوکسیم متمرکز کرده‌اند تا آن‌ها در جذب یون‌های اورانیل از آب دریا بهتر عمل کنند. اثربخشی فیبرهای آمیدوکسیم به سه متغیر وابسته است: ظرفیت، سرعت و استفاده‌ی دوباره. تیم دانشگاه استنفورد موفق شده است هر سه مورد را در فیبر هیبریدی خود با استفاده از کربن در ساختار آمیدوکسیم بهبود بخشد. دانشمندان با ارسال پالس‌های الکتریکی در طول سیم، توانسته‌اند تا ۹ برابر بیشتر نسبت به فیبرهای معمولی، یون‌های اورانیل را جذب کنند. این فرایند سریع‌تر اتفاق می‌افتد و فیبرها سه برابر طول عمر بیشتری نیز دارند.

در حال حاضر ایالات متحده حدود ۲۰ درصد الکتریسیته‌ی خود را از انرژی هسته‌ای استخراج می‌کند. یی کوی، نویسنده‌ی همکار در دانشگاه استنفورد اشاره می‌کند که در کنار بهبودهای حاصل‌شده در استخراج اورانیوم، باید در طراحی رآکتور و امنیت آن نیز پیشرفت‌هایی صورت گیرد. سیاست‌های بهتری هم باید برای محصولات زائد هسته‌ای احتمالی این روش وضع شود.