پیشرفت اتمی چین، جهان را در شوک فرو برد

فارس: کشورهایی که استراتژی‌های استفاده بلندمدت از انرژی پاک را در دستور کار دارند، به طور فزاینده‌ای انرژی هسته‌ای را به عنوان یک لنگرگاه پایدار برای تولید برق می‌دانند. اما این صنعت با یک مشکل اساسی در تامین منابع مواجه است. ذخایر اورانیوم با قابلیت استخراج آسان در حال کاهش هستند و هزینه اکتشافات جدید همچنان در حال افزایش است. این چالش، علاقه به استخراج مستقیم اورانیوم از آب دریا را تشدید کرده است.

اقیانوس‌های جهان مقادیر زیادی از این عنصر را در خود جای داده‌اند، اما استخراج کارآمد آن همچنان یکی از سرسخت‌ترین چالش‌های فنی این بخش است. اکنون یک مطالعه جدید درهای جدیدی را به روی استخراج اورانیوم از آب دریا گشوده است.

اورانیوم-۲۳۵ اکثر راکتورهای هسته‌ای را تغذیه می‌کند و در هسته برنامه‌های انتقال این انرژی قرار دارد. با این حال، ذخایر زمینی فعلی ممکن است تنها چند دهه دیگر وجود داشته باشند.

اقیانوس‌ها حاوی نزدیک به ۴.۵ میلیارد تن اورانیوم هستند. مشکل این است که اورانیوم در آب دریا با غلظت‌های بسیار کم وجود دارد و با یون‌ها، میکروب‌ها و مواد آلی ترکیب شده که تقریباً به هر چیزی که در آب قرار می‌گیرد، می‌چسبند. دکتر شیشی تای از دانشگاه ویفانگ و دکتر ژنلی سان از دانشگاه برق شمال چین، محققان، برای مقابله با این تنگنا تلاش کردند.

آنها خانواده جدیدی از چارچوب‌های آلی کووالانسی سولفونیک یا S-COFها را تولید کردند. تمرکز آنها نه تنها بر شیمی مواد، بلکه بر نحوه قرارگیری لایه‌های داخلی ماده نسبت به یکدیگر بود.

دکتر تای در این مورد گفت: مطالعه ما مبتنی بر یک مفهوم طراحی جدید به نام مهندسی حالت انباشتگی است که کاملاً با شکل و چینش یون‌های اورانیوم مطابقت دارد.

در قالب این طرح، گروه‌های سولفونیک یک محفظه تشکیل می‌دهند که یون‌های اورانیوم را از طریق هماهنگی چهار نقطه‌ای در داخل خود نگه می‌دارد. 

این ساختار با حالت انباشتگی سنتی که جاذبه ضعیف‌تر و امکان اتصال انتخابی کمتری در دسترس قرار می‌دهد، در تضاد است. با استفاده از این روش امکان جذب اورانیوم موجود در آب دریا تا هزار برابر بیشتر شد.

محققان سپس این ماده یا چارچوب‌های آلی کووالانسی سولفونیک را در آب طبیعی دریا آزمایش کردند. تنها در یک روز، این ماده ۳۱.۵ میلی‌گرم اورانیوم از هر گرم جاذب استخراج کرد که بی سابقه بود.

دکتر سان در این مورد گفت: این بیشترین حد موفقیت برای استخراج اورانیوم از آب طبیعی دریا بوده است. او همچنین به توانایی این ماده در نادیده گرفتن یون‌هایی مانند وانادیوم اشاره کرد که معمولاً در روند جذب اورانیوم اختلال ایجاد می‌کنند.

محققان تأکید می‌کنند که این فناوری هنوز در مراحل اولیه است و باید با هزینه‌ای قابل رقابت با استخراج اورانیوم از معدن، تجاری سازی شود.