Sợi dẫn điện khử urani từ nước biển

01/03/2017, 21:01 [GMT+7]

Điện hạt nhân có thể sẽ vẫn là một nguồn năng lượng khả thi khi con người xa rời các nhiên liệu hóa thạch để hướng tới các phương thức phát thải ít cácbon. Nguồn dự trữ urani dưới lòng đất sẽ sụt giảm, nhưng các đại dương chứa hàng tỷ tấn kim loại đang chờ chúng ta tìm ra một phương thức khai thác thiết thực. Giờ đây, nhóm nghiên cứu tại Trường Đại học Stanford (Mỹ) đã đưa ra một kỹ thuật để cải thiện công suất, tốc độ và khả năng tái sử dụng của các vật liệu khai thác urani từ nước biển.

Mặc dù những vấn đề về xử lý chất thải phóng xạ và khắc phục sự cố sau thảm họa Fukushima vẫn đang diễn ra, nhưng năng lượng hạt nhân có thể vẫn hiệu quả và tương đối sạch hơn so với các nguồn nhiên liệu hóa thạch.

 



Úc, Canada và Kazakhstan chiếm khoảng 70% sản lượng urani của thế giới, nhưng đối với các nước không được “ngồi trên” một mỏ urani trù phú, thì việc khai thác urani từ biển có thể là giải pháp thay thế. Tuy nhiên, hàm lượng urani quá nhỏ để mọi thứ trở nên khả thi, nhưng nhóm nghiên cứu tại Trường Đại học Stanford đang cố gắng cải thiện điều đó.

Yi Cui, đồng tác giả nghiên cứu cho rằng: hàm lượng urani rất nhỏ khi một hạt muối hòa tan trong một lít nước. Nhưng các đại dương rất rộng lớn và nếu chúng ta có thể khai thác urani với chi phí hiệu quả thì nguồn cung cấp này sẽ là vô tận.

Trước đây, các nhà nghiên cứu tại Phòng thí nghiệm quốc gia Oak Ridge đã chứng minh một vật liệu có thể tách urani dưới dạng các ion uranyl ra khỏi nước như một miếng xốp. Phương thức này được thực hiện nhờ sự hỗ trợ của các sợi nhựa mạ hợp chất hóa học được gọi là amidoxime để hút các ion và giữ chúng trên bề mặt của sợi. Khi sợi bão hòa, uranyl có thể được giải phóng bằng cách xử lý hóa học nhựa và sau đó, tinh chế để sử dụng trong các lò phản ứng.

Sử dụng một hệ thống tương tự, các nhà nghiên cứu tại Trường Đại học Stanford đã tạo loại sợi dẫn điện từ cacbon và amidoxime, cho phép truyền điện qua vật liệu để hút nhiều urani hơn vào mỗi sợi. Phương pháp này hoàn thiện hệ thống trước đây ở 3 khía cạnh chính: công suất sợi lưu giữ urani, tốc độ thu ion và số lần mỗi sợi được tái sử dụng.

Kết quả của các thử nghiệm cho thấy, vào thời điểm các sợi cũ trở nên bão hòa, thì sợi dẫn điện mới đã thu được khối lượng urani gấp 9 lần và vẫn có triển vọng tăng hơn nữa. Trong vòng 11 giờ, các sợi mới đã hút urani gấp 3 lần các sợi cũ và đã được tái sử dụng 3 lần.

Dù vẫn còn một chặng đường dài để quy trình mới tách urani trở nên thực tế trên quy mô thương mại, nhưng các nhà nghiên cứu cho rằng đây là bước tiến lớn trong tương lai. Nghiên cứu đã được công bố trên Tạp chí Nature Energy.

 

Theo khoahocvacongnghevietnam

;