Okyanustaki uranyum iyonu nükleerde yakıt kaynağı olabilir
Seyreltik uranyum iyonu popülasyonuna ev sahipliği yapan okyanusların, nükleer enerji üretiminde sürdürülebilir yakıt kaynağı olabileceğini tespit eden araştırmacılar, deniz suyundan elde edilmesi zor uranyum iyonlarını mevcut yöntemlere göre daha verimli çeken malzeme geliştirdi.
Başak Nur GÖKÇAM
Araştırmalara göre dünya yüzeyinin çoğunu kaplayan okyanuslar, sahip olduğu seyreltik uranyum iyonu popülasyonuna da ev sahipliği yapıyor. Deniz suyundaki iyonları sudan çıkarmanın nükleer enerji üretme esnasında sürdürülebilir yakıt kaynağı olabileceğini belirten uzmanlar, deniz suyundan elde edilmesi zor uranyum iyonlarını mevcut yöntemlere kıyasla daha verimli bir şekilde çeken, elektro kimyasal ekstraksiyonda kullanılacak malzeme geliştirmeyi başardı.
Nükleer güç reaktörleri, bir atomun içinde doğal olarak depolanan enerjiyi serbest bırakır ve atomu kelimenin tam anlamıyla parçalayarak bunu ısı ve elektriğe dönüştürür; bu işlem fisyon olarak bilinir.
Nükleerin farkındalığı sebebiyle tüm formları radyoaktif olan ve bölünmeyi kolaylaştıran uranyum, elektrik dönüştürme sürecinin en fazla tercih edilen elementi haline getirdi. Şu anda metal kayalardan çıkarılan uranyum kaynaklarında sınırlılık olduğu düşünülse de Nükleer Enerji Ajansı tahminlerine göre okyanuslarda çözünmüş uranil iyonları halinde 4,5 milyar ton uranyumun dolaştığı tahmin ediliyor.
Bu rezervin, karadaki miktarın 1000 katından fazla olduğu düşünülüyor. Çalışmalar, iyonları çıkarmanın zor olduğunu kanıtlasa da bunu yapacak malzemelerin iyonları etkili bir şekilde yakalamak için yeterli yüzey alanına sahip olmadığı belirtiliyor. Deniz suyundaki iyonları daha kolay ve verimli bir şekilde çıkartmak için harekete geçen Rui Zhao, Guangshan Zhur ve meslektaşları, deniz suyundan uranyum iyonlarının elektrokimyasal olarak yakalanmasında kullanılabilecek çok sayıda mikroskobik girinti ve çıkıntıya sahip bir elektrot malzemesi geliştirdi.
Gram başına 12,6 miligram uranyum çıkartıldı
Elektrotları oluşturmak için karbon fiberden dokunan esnek kumaş kullanan araştırma ekibi, sonrasında bu kumaşı polimerize edilen iki özel monomerle kapladılar.
Polimerlere amidoksim grupları eklemek için kumaşı hidroksilamin hidroklorür ile işlemden geçiren ekip, ayrıca kumaşın doğal, gözenekli yapısı, amidoksimin uranil iyonlarını kolayca hapsedebilmesi için çok sayıda küçük cep oluşturdu. Kaplanmış kumaşı doğal kaynaklı veya uranyum katkılı deniz suyuna katot olarak yerleştiren araştırmacılar, bir grafit anot ekleyerek, elektrotlar arasında döngüsel bir akım çalıştırdı.
Elde edilen malzeme ile katot bezi üzerinde parlak sarı renkte uranyum bazlı çökeltiler biriktiği görüldü. Geliştirilen malzemenin Bohai Denizi'nden toplanan deniz suyunda test eden ekip, elektrotlarla, 24 gün boyunca suyun gramı başına 12,6 miligram uranyum çıkarmayı başardı.Kaplanmış malzemenin kapasitesinin, ekip tarafından test edilen diğer uranyum çıkaran malzemelerin çoğundan daha yüksek olduğu belirtildi.
3 kat daha hızlı
Yapılan test sonucunda geliştirilen malzeme kullanılarak iyonları yakalamak için elektrokimyayı kullanmanın, doğal olarak birikiminden yaklaşık üç kat daha hızlı olduğu görüldü.
Çalışmanın deniz suyundan uranyum elde etmek için etkili bir yöntem sunduğu ve bu yöntemin okyanusları yeni nükleer yakıt tedarikçileri olarak ortaya çıkarabileceği ifade edildi.