up
Search      menu
علم و تکنولوژی :: مقاله مواد راديواکتيو PDF
QR code - مواد راديواکتيو

مواد راديواکتيو

تميز کردن چهره زمين از مواد راديواکتيو

از اين پس دانشمندان مي توانند با استفاده از مکعب هاي توخالي نوعي سوخت هسته اي جديد، اورانيوم راديواکتيو را جذب و پاک کرده و به اين ترتيب سوخت اتمي تميز و سازگار با محيط زيستي را براي نيروگاه هاي اتمي، زيردريايي ها و ساير افزارهاي نظامي و غيرنظامي کنشگر هسته اي فراهم کنند. اين راهکار جالب توجه و اميدبخش در حالي از سوي دانشمندان مطرح مي شود که استفاده ناگزير از سوخت هاي اتمي در زمينه هاي گوناگون جدا از تمامي محاسن و معايبي که در حاشيه آن به چشم مي خورد با مساله بسيار مهمي همچون تاثيرات زيست محيطي و آلايندگي چند صدساله ضايعات و زباله هاي هسته اي گره خورده است؛ چالش بزرگي که توانسته به تنهايي صدر فهرست مشکلات سياره و دغدغه دوستداران زمين پاک را به خود معطوف سازد.
به همين دليل نياز به سوختي هسته اي که در ضمن تامين نيازهاي آينده نيروگاه هاي اتمي و رهايي از معضل سوخت هاي فسيلي، بتواند روندهاي زيست بومي و سازگاري با محيط زيست را رعايت کند به نوبه خود تلاشي فناورانه و ارزنده به حساب مي آيد. از اين رو، يک نوع سوخت هسته اي به اصطلاح سبزتر و پاک که از سوي دانشمندان براي نيروگاه هاي اتمي فردا پيشنهاد شده است، مي تواند مواد راديواکتيو و پرتوزاي مخاطره آميز و آلاينده اي همچون عنصر فلزي تکنتيوم توليد شده در خلال بازفرآيندسازي سوخت هسته اي کم توان شده و به مصرف رسيده را تا حد زيادي جذب و پاکسازي نمايد. در اين ميان عناصري از جمله توريوم مي تواند در فرآيند پاکسازي و تميز کردن مواد راديواکتيو ضايعاتي نقش مهمي ايفا کند. دانشمندان با استفاده از اين عنصر شيميايي مي توانند ضمن صرفه جويي در هزينه ها، به شکل ايمن تر و صد البته قابل اطمينان تر کار ذخيره سازي و انباشت ضايعات و زباله هاي هسته اي را صورت دهند.
در حالي که با ارائه فناوري جديد نسل نوين سوخت هاي هسته اي مي توان در آينده نزديک شاهد پاکسازي آخرين نسل خوراک هسته اي در جهان باشيم، از طرفي اين تکنيک جالب توجه مي تواند الهام بخش ارائه کاربردها و زمينه هاي کاري مشابهي باشد که در آنها لزوم پاکسازي مواد به مراتب بيشتر احساس مي شود تا اين که صرفا مشکل ضايعات را با دفن و انباشت تهاجم آميز آن در محيط زيست رفع و رجوع کرد؛ به نحوي که با الگو گرفتن از چنين مکانيسم جالب توجهي مي توان از مکعب هاي توريوم به منظور پاکسازي آلودگي هاي زيست محيطي نيز استفاده کرد.
در همين خصوص دانشمنداني از دانشگاه نتردام حبه هايي از عنصر توريوم نوعي سوخت اتمي مطرح شده براي نيروگاه هاي هسته اي آينده ايجاد کرده اند که قادر است با ظرفيت بالايي فرايند جذب مواد راديواکتيوي همچون تکنتيوم را عملي کند که در طي فرآيندآوري مجدد سوخت اتمي مصرفي ايجاد مي شود. دانه هاي خرد اين عنصر شيميايي مي تواند براي جذب هر يوني و نه تنها يون هاي راديواکتيو مضر مناسب سازي و به صورت سفارشي براي آن منظور ارائه شود؛ و همچنين مي تواند براي تميز کردن و پاکسازي طيف متنوعي از آلاينده هاي زيست محيطي مورد استفاده قرار گيرد و اين مهم در حالي است که اين فناوري جالب تا حد زيادي هزينه هاي مرتبط با فرآيند ذخيره سازي و انباشت خطرناک ترين ضايعات راديواکتيو را کاهش دهد.
توماس اشميت از دانشمندان دانشگاه نتردام که شرح مقاله آنها اخيرا در ژورنال ويرايش بين المللي شيمي کاربردي آمده است، درخصوص اين تکنيک جديد خاطرنشان مي سازد؛ زماني که پلوتونيوم از سوخت هسته اي مصرف شده استخراج مي شود، شما با ميليون ها گالن ضايعات راديواکتيو پرانرژي روبه رو مي شويد که حاوي برخي از مواد و ترکيبات مضر است. مکانيسم فناورانه اي که اکنون مطرح مي شود، يکي از مواد بسيار معدودي است که مي تواند اين باقيمانده خطرناک و مواد نامطلوب را به دام اندخته و برطرف کند.
عناصري همچون توريوم که نقش نظافتچي مواد راديواکتيو را بازي مي کنند در حالي پيشنهاد مي شود که در حال حاضر بهترين ماده پاک کننده يون هاي راديواکتيوي خاک رس به شمار مي رود. يون هاي مضر داراي ميزان ناچيزي بار الکتريکي مثبت هستند و رس نيز متقابلا داراي اندکي بار الکتريکي منفي است که يون ها را از محلول بيرون کشيده و در موضعي آنها را قفل و بلوکه مي کند. به اين ترتيب، مي توان رس موردنظر را همراه با مواد راديواکتيوي که جذب کرده به طرز ايمن و مطمئني در يک سايت مخصوص نگاهداري و محدود کردن ضايعات اتمي سطح بالا نظير يک معدن نمک قديمي ذخيره سازي و انبار کرد. در واقع رس کار خطيري را در قبال برچيدن و پاک کردن چنين يون هاي مضري برعهده دارد و يک نظافتچي پرکار و مناسب محسوب مي شود. البته رس علاوه بر وظيفه پاک کردن و برچيدن مواد ساطع کننده اشعه بتا مثل اورانيوم کار برطرف سازي يون هاي کمتر مضري همچون نيترات ها را نيز صورت مي دهد.
در اين ميان کارشناسان و محققان معتقدند در صورتي که بتوان مواد خطرناک و کمتر خطرناک را در عوض انباشت و نگهداري توام به طور جداگانه ذخيره سازي کرد، دولت ها و صنايع هسته اي مي توانند مبالغ کلاني از اين راه صرفه جويي کنند. البته ميزان دقيق پتانسيل اين صرفه جويي قطعي نيست. تاکنون مکعب هاي توريوم تنها در شرايط کنترل شده آزمايشگاهي آزمايش شده اند؛ و توانسته اند حدود ۷۰درصد ماده تکنتيوم را از نمونه موردنظر پاک کنند. محققان برآورد مي کنند با بهينه سازي اندازه، شکل و تغييرات مکعب هاي توريوم مي توان دست کم ۹۰ درصد تکنتيوم را از نمونه پاک نمود. محققان اظهار اميدواري مي کنند با شروع آزمايشات ميداني اين پروژه که بزودي در آزمايشگاه ملي ساوانا در کاروليناي جنوبي صورت خواهد پذيرفت، به جواب هاي زيادي در زمينه کارآمدي هزينه و ساير ابعاد به کارگيري اين تکنيک نوين در عرصه فناوري هسته اي دست يابند.
عنصري همچون توريوم در کنار قابليت منحصر به فردش براي پاک کردن ضايعات اتمي، مي تواند به عنوان مدعي اصلي و برنده احتمالي رقابت بين نسل هاي آينده رآکتورهاي سوخت اتمي مطرح شود
در همين رابطه، ديويد هابس از محققان اين مرکز پژوهشي که متولي آزمايش کريستال هاي جديد توريوم خواهد بود، ضمن ابراز اميدواري خاطرنشان مي سازد از عنصر توريوم بتوان به عنوان خرج و ماده پرکننده اي براي پيشگيري يا کاهش شانس آزادسازي مواد راديواکتيو منتشره از مخزن نگهداري براي هزاران يا حتي صدها هزار سال استفاده کرد. از منظر چشم انسان، هر کريستال به دانه اي از نمک يونيزه سفيد شباهت مي برد؛ اما زماني که يک پيمانه از اين بلورها داخل محلول ريخته مي شود، رنگ بلورها بسته به نوع يون هايي که به خود جذب کرده تغيير مي کند. به عنوان مثال کرومات يا نمک اسيد کروميک رنگ کريستال را به نارنجي مايل به زرد تبديل مي کند و از همه زيباتر پرتکتينات سمي است که کريستال ها را به رنگ ارغواني دلپذيري آراسته مي سازد.در اين ميان هر چند محققان از دانه هاي بورات توريوم به شکل مکعب ياد مي کنند اما اين دانه ها در خردترين شکل شان عملا ۸ وجه دارند که همانند ۲ هرم از قاعده به هم چسبيده به نظر مي رسند. تمام هشت وجه بورات توريوم مملو از ميلياردها حفره ريز بيضوي شکل با پهناي کمتر از يک نانومتر است که منظري پر از سوراخ به آن مي بخشد. اندازه ظريف سوراخ ها براي عمل کشيدن و جذب يون هاي باردار مثبت زيانبار ايده آل هستند و در عين حال موادي با زيانباري کمتر و بدون بار را پشت سر خود برجاي مي گذارند. داخل هر سوراخ داراي ميزان ناچيزي بار الکتريکي منفي است که يون هاي فلزي با بار الکتريکي مثبت را جذب و به تله انداخته و به اين ترتيب آنها را از محلول پاکسازي مي کند. به اعتقاد دانشمندان دانشگاه نتردام آنچه اين ماده را منحصر به فرد مي سازد بار الکتريکي آن است؛ به نحوي که از تمامي عناصر موجود در جدول تناوبي که آنها آزمايش کرده اند، عنصر توريوم تنها ماده اي محسوب مي شود که از خلل و فرجي با بار الکتريکي منفي برخوردار است اين در حالي است که هر کدام از فلزات يا ترکيبات فلزي ديگر داراي سوراخ هايي با بار مثبت هستند.
اما دانشمندان براي ايجاد مکعب هاي توريومي ابتدا ترکيبي از توريوم و اسيد بوريک را تا دماي ۲۲۰ درجه سانتي گراد حرارت داده و به مجرد اين که مخلوط حاضر سخت شد با افزودن آب مقطر به آن، اسيد بوريک مازاد را حل کردند. نتيجه کار بر جاي ماندن کريستال هايي بر کف مخزن بود که مي توان آنها را جمع آوري و مورد استفاده قرار داد. طي اين مکانيسم بگير و ببند، کريستال هاي حاصل تنها يون هاي معلق در مايع را برطرف مي کنند و مواد جامد حقيقي يا همان ته نشست محيط واکنش به شکل ميله هاي شيشه اي درآورده شده و به طور جداگانه ذخيره سازي مي شوند. زماني که فرآيند پاک کردن و برداشتن يون ها انجام پذيرفت، مکعب هاي توريوم مي تواند به رسوبات حاصل افزوده شده و در نتيجه بيشتر اجزاي راديواکتيو فرآيند همجوشي هسته اي را به اتفاق در يک محل ذخيره سازي کند.
با اين اوصاف، عنصري همچون توريوم در کنار قابليت منحصر به فردش براي پاک کردن ضايعات اتمي، مي تواند به عنوان مدعي اصلي و برنده احتمالي رقابت بين نسل هاي آينده رآکتورهاي سوخت اتمي مطرح شود که در مقايسه با رآکتورهاي اورانيوم محور رايج از قرار معلوم با مواد خام پاک تر، با ضايعات کمتر و همچنين ارزان تر به ميدان مي آيند و اين مهم به واسطه مقادير قابل دسترس بيشتر توريوم نسبت به سوخت هاي رايجي همچون اورانيوم و خاصيت عجيبي است که طبيعت در دل اين عنصر به وديعه گذاشته و با کمک فناوري هاي شيمي بنيان و هسته اي، برداشتن گامي تازه در قلمرو تامين انرژي هاي موردنياز بشر و همچنين حفظ محيط زيست را نويد مي دهد.

نمونه برداري خاک: هدف:تجزيه وشناخت خاک و در نتيجه مورد استفاده قرار دادن آن است 1.تقسيم بندي زمين:بر اساس نوع زمين ونوع گياه وشيب يا مسطح بودن 2.نمونه ...

● نانو دانش و فنون مقياس نانو در اين نوشتار با دو دسته از مواد هوشمند نوع اول آشنا خواهيم شد که آشنايي با آنها ديد مناسبي از نحوه عملکرد ساير مواد اين ...

بشر با تلاش براي دستيابي به مواد جديد, با استفاده از مواد ألي (عمدتا هيدروكربنها) موجود در طبيعت به توليد مواد مصنوعي نايل شد. اين مواد عمدتا شامل عنص ...

هواپيماهاي هوشمند، خانههاي باهوش، بافتهاي حافظهدار شکلي، ميکرو ماشينها، سازههاي خودآرا و رنگهاي نانويي متغير کلماتي هستند که از سال ۱۹۹۲ و با تجاري شد ...

كانابيس (حشيش يا ماري جوانا) از ۵۰۰۰ سال پيش هم براي مقاصد تفريحي و هم براي مقاصد طبي مورد استفاده بود. اين ماده كه منشأ آن را چين يا آشور دانسته اند، ...

پژوهشگران سيمان جديدي توليد کرده اند که با جذب گسترده گاز کربنيک، تاثيرات گرمايش جهاني را کاهش مي دهد به لطف نوآوري مهندسان بريتانيايي, سيمان که هم اک ...

جهان امروز بر خلاف دنياي ديروز که تمام توجهش به صنايعي چون نفت و انرژي بود، به سمت فن آوري اطلاعات، مواد جديد، بيوتکنولوژي، نانوتکنولوژي و الکترونيک گ ...

فرآورده هاي نفتي از پرمصرف ترين مواد شيميايي در دنياي مدرن امروز محسوب مي شوند. با توجه به حجم عظيم سوختي که براي توليد نيرو در اتومبيل ها و ايجاد حرا ...

دانلود نسخه PDF - مواد راديواکتيو