วัสดุใหม่ที่บ้าคลั่งนี้สามารถดักจับและรีไซเคิลเชื้อเพลิงนิวเคลียร์กัมมันตภาพรังสี

กระบวนการสร้างพลังงานทั้งหมดจบลงด้วยการเก็บค่าผ่านทางบางชนิดในสภาพแวดล้อม แต่ผลกระทบนั้นยากที่จะจัดการด้วยพลังงานนิวเคลียร์ซึ่งสร้างขึ้นขยะกัมมันตภาพรังสีที่อันตรายและมีอายุยืนยาว- ตอนนี้นักวิทยาศาสตร์ได้สร้างวัสดุใหม่ที่สามารถทำให้น้ำยาทำความสะอาดการรีไซเคิลเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ราคาถูกกว่าและมีประสิทธิภาพมากขึ้น

วัสดุใหม่ได้รับการระบุผ่านการรวมกันของการทดลองและการสร้างแบบจำลองคอมพิวเตอร์และขึ้นอยู่กับสิ่งที่เรารู้เกี่ยวกับวัสดุที่เรียกว่าเฟรมเวิร์กโลหะอินทรีย์(หรือ MOFs)

MOFs มีรูขุมขนเล็ก ๆ อยู่ข้างในมักจะมีขนาดโมเลกุลเพียงหนึ่งโมเลกุลซึ่งช่วยให้พวกเขาแยกและดักจับก๊าซผสมโดยการดูดซับแบบเลือก- ในกรณีของการรีไซเคิลเชื้อเพลิงนิวเคลียร์เรากำลังพูดถึงก๊าซกัมมันตรังสีซีนอนและคริปทอนซึ่งถูกทิ้งให้เป็นของเสียเมื่อยูเรเนียมและพลูโทเนียมถูก repurposed

ตามปกติการจับก๊าซเหล่านี้เพื่อรีไซเคิลพวกเขาต้องใช้อุณหภูมิแช่แข็งต่ำกว่าการแช่แข็งและนั่นคือทั้งที่มีราคาแพงและใช้พลังงานมากในการรักษา การอุทธรณ์ของวัสดุ MOF คือมันสามารถทำงานเดียวกันได้ที่อุณหภูมิโดยรอบ

ทีมนักเคมีคอมพิวเตอร์ทำงานผ่าน MOF ที่เป็นไปได้ 125,000 MOF โดยใช้เจ็ดลักษณะที่แตกต่างกันเพื่อทำนายว่าแต่ละคนจะติดกับซีนอนได้อย่างไร การจำลองการระบุวัสดุที่เรียกว่า SBMOF-1 เป็นคู่แข่งที่แข็งแกร่งสำหรับการดักจับก๊าซอย่างมีประสิทธิภาพดังนั้นพวกเขาจึงนำมันผ่านการทดลองในห้องปฏิบัติการเพื่อทดสอบความเหมาะสมต่อไป

"นี่เป็นตัวอย่างที่ดีของการค้นพบวัสดุที่ได้รับแรงบันดาลใจจากคอมพิวเตอร์"นักวิทยาศาสตร์ด้านวัสดุกล่าวว่า Praveen Thallapallyจากห้องปฏิบัติการแห่งชาติแปซิฟิกตะวันตกเฉียงเหนือของกระทรวงพลังงานของสหรัฐอเมริกา "โดยปกติแล้วผลการทดลองจะสมจริงกว่าการคำนวณคราวนี้การสร้างแบบจำลองคอมพิวเตอร์แสดงให้เราเห็นว่าการทดลองไม่ได้บอกเรา"

มันไม่ใช่การแล่นเรือใบที่ราบรื่น: ทีมเริ่มร้อนขึ้น SBMOF-1 ให้สูงเกินไปอุณหภูมิในระหว่างการเตรียมการซึ่งมีผลต่อการปิดรูขุมขนในวัสดุดังนั้นโมเลกุลซีนอนจึงไม่พอดีภายในอีกต่อไป เมื่ออุณหภูมินี้ลดลง SBMOF-1 จะทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพทั้งในสภาพแห้งและชื้น

สิ่งสำคัญสำหรับการค้นพบก็คือการประยุกต์ใช้ขั้นสูงการเรียนรู้ของเครื่องจักรเทคนิคซึ่งช่วยลดเวลาที่ต้องใช้ในการจำลองวัสดุจำลอง 125,000 ชิ้น นวัตกรรมการเข้ารหัสพิเศษเหล่านี้สามารถตั้งค่าสถานะวัสดุที่ไม่เหมาะสมได้เร็วขึ้น - มิฉะนั้นกระบวนการอาจใช้ซูเปอร์คอมพิวเตอร์หลายสัปดาห์ที่จะเสร็จสมบูรณ์

จะต้องมีการศึกษาเพิ่มเติมก่อนที่ SBMOF-1 จะสามารถเคลียร์เพื่อปฏิบัติหน้าที่และใช้อย่างแข็งขันในการรีไซเคิลเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ แต่ทีมวิจัยคิดว่าวัสดุนี้และ MOFs อื่น ๆ เช่นนี้อาจมีแอปพลิเคชันเพิ่มเติมในการจับภาพอื่น ๆก๊าซชั้นสูง(องค์ประกอบเหล่านั้นทางด้านขวาสุดของตารางธาตุ-

การรีไซเคิลเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ไม่ใช่ความคิดที่ว่าทุกประเทศสมัครสมาชิก:กลัวความปลอดภัยและค่าใช้จ่ายหมายความว่าสหรัฐฯไม่ได้รีไซเคิลของเสียนิวเคลียร์ในปัจจุบันมีโรงงานรีไซเคิลในสหราชอาณาจักรฝรั่งเศสญี่ปุ่นรัสเซียและอินเดีย

แต่ถ้าการค้นพบเช่นเดียวกับที่นำไปสู่ ​​SBMOF-1 สามารถช่วยทำให้กระบวนการถูกกว่าและเชื่อถือได้มากขึ้นก็มีแนวโน้มที่จะกลายเป็นตัวเลือกที่ได้รับความนิยมมากขึ้นสำหรับประเทศที่สร้างพลังงานนิวเคลียร์ในอนาคต

ผลการวิจัยได้รับการเผยแพร่ในการสื่อสารธรรมชาติ-