استخراج سوخت های هسته ای از اقیانوس ها

استخراج اورانیوم از اقیانوس

ما یک قدم به استخراج سوخت های هسته ای از اقیانوس ها نزدیک تر شده ایم.این روش بهتر از کاوش راه حل بر روی زمین خواهد بود.

دانشمندان دریافتند که خارج کردن اورانیوم از آب دریا میتواند یک روش با هزینه ی کمتر برای تامین منابع سوخت های هسته ای و راهی برای پوشش دهی روش های کشور های ساحلی برای تولید نیروی هسته ای باشد.

سازمان جهانی انرژی اتمی در حال حاضر پیش بینی می کند که تولید انرژی هسته ای در پانزده سال آینده در حدود ۶۸ درصد با یافتن روش هایی سازگار تر با محیط زیست و کشف منابع جدید اورانیوم که اساسی ترین ماده ی اولیه برای تولید نیروی هسته ای به شمار می رود  افزایش یابد و سبب سرعت بخشیدن به جایگزینی این سوخت ها با سوخت های فسیلی گردد.

محققان از دانشگاه استنفورد کالیفرنیا راهی کارآمد تر برای استخراج اورانیوم حل شده در اقیانوس ها یافتندکه کمک می کند تا روزی زمین هایی با منظره ی اقیانوس هایی داشته باشیم که از آن زمین ها دیگر نیازی به جمع آوری اورانیوم به عنون سوخت هسته ای وجود نداشته باشد.

عنصر اورانیوم ، از دسترسی به آن تا استخراج

ایزوتوپ عنصر U-235 ، عنصر اورانیوم که هم اکنون بخشی جدا نشدنی از رادیواکتیویتی است و زمانی که بحث از تولید انرژی برق و الکتریسیته به میان می آید انتخاب می شود.

هم اکنون بالغ بر ۴۵۰ منبع و نیروگاه تولید انرژی اتمی در ۳۰ کشور جهان مشغول فعالیت اند که سالانه بیش از ۶۰٫۰۰۰ تن از این مواد را مورد استفاده قرار میدهند .

به عنوان یک عنصر ، اورانیوم عنصری به فراوانی قلع است و در بیشتر صخره ها و سنگ ها در هر میلیون متر مربع وجود دارد .جستجو برای این عنصر همانند آن است که برای جوشاندن یک آب دنبال مکانی مناسب بر روی زمین که در آن این امکان وجود داشته باشد دست دراز کنیم و همچنین دنبال پرخرج ترین راه برای آن باشیم.

در بعضی از کشور ها که استخراج اورانیوم آنها به میزان کافی نیست، راه اندازی سیستم های هسته ای وابسته به وارادات سوخت هسته ای از سایر کشور ها با ذخایر غنی و عمده مانند استرالیا ، قزاغستان ، کانادا و روسیه است.

استخراج اورانیوم از سنگ ها سبب ایجاد فشار بسیار بر محیط زیست به علت آثار حفاری یک حفره ی بسیار بزرگ و همچنین عملیات استخراج سوخت اورانیوم از میان سایر مواد محاطی می شود.

به همین علت یافتن یک منبع تامین سوخت دیگر برای اورانیوم که ریسک آسیب رسانی کمتری به محیط زیست دارد ممکن است که منبعی سازگار تر با محیط زیست را سبب شود. به همین دلیل دریافته شد که اقیانوس ها مقداری بی اندازه از اورانیوم را در خود جای داد اند و این در حالی است که برای استخراج این عنصر از اقیانوس نیازی به حفاری وجود ندارد . اما نکته ی بد این مسئله آن است که برای استخراج مقدار کمی از اورانیوم در دریاها تعدادی بی نهایت از کانتینر های آب باید مورد جستجو قرار گیرند.

گروه محققان دانشگاه استنفورد اظهار داردند که ” همانطور که استخراج یک حبه نمک از یک لیتر آب صورت می گیرد امکان استخراج مقدار کمی از اورانیوم از سطح وسیعی از آب اقیانوس ها بسیار مشکل بوده و هزینه ی زیادی در بر خواهد داشت اما نکته ی مهم آن است که در انتها ما منبعی بی پایان از این فرآورده ها خواهیم داشت”.

“بی پایان” ممکن است یک اغراق کوچک باشد . اما ۴٫۵ میلیارد تن از اورانیوم حل شده در آب اقیانوس این سیاره حداقل میتواند انرژی یک بازه ی زمانی چندین هزار ساله را که می توانستیم از منابع تجدیدپذیر اورانیوم در بر روی خشکی ها استخراج کنیم را تامین سازد.

ما مقدار بسیار زبادی از آب هایی که باید مورد بررسی قرار گیرند را در اختیار داریم .این مقدار حدودا ۱٫۳۷ میلیار کیلومتر مکعب و یا به عبارتی دیگر بیش از ۳۳۲ میلیون مایل مکعب است .از این مقدار می توان در حدود تنها ۳ ذره اورانیوم به ازای هر میلیارد ذره ی آب دریا استخراج نمود.

اما اورانیوم در آب دریا هنگام واکنش با اکسیژن موجود با ایجاد پیوند دوظرفیتی به یون بار مثبت تبدیل میگردد.این سبب آن میشود مه استخراج اورانیوم به راحتی صورت پذیرد و این دقیقا همان راه حل موجود است!

پروسه ی استفاده از این ترکیب “آمیدوکسیم” نام دارد که باعث میشود جداسازی ذرات دو ظرفیتی در حالی که از جذب ذرات دیگر با بار مثبت اجتناب میشود، به آسانی صورت پذیرد. با ایجاد پوشش فیبری از آمیدوکسیم این امکان به وجود میآید که با فروبردن یک لوله در آب دریا و خارج کردن آن یک لایه از ترکیبات عنصر اورانیوم بر روی آن تشکیل شود .پس ار این عملیات لازم است تا این میله در یک حمام مواد شیمیایی شستشو داده شود و برای مراحل تصفیه فرستاده شود.

در استفاده از این روش ممکن بودن یک چیز و توانایی رقابت در بازاری که امکان استفاده از روش های ارزان تر ممکن است وجود داشته باشد چیز دیگری است.

استخراج اورانیوم از اقیانوس

کاهش هزینه ی استخراج اورانیوم از اقیانوس ها

اما در این مطالعه ی جدید محققان دانشگاه استنفورد روش های جاب دیگری را برای تقویت این روند و نزدیک کردن آن به یک صنعت موجه اقتصادی یافتند.

اضافه کردن آمیوکسیدون به یک جفت از الکترود های کربن که دانشمندان با ایجاد یک لایه اجباری که ممکن است از طرف پالس های متناوب ولتاژ پایین برق تغذیه گردد توانستند تا حداقل به اندازه ی نه یرایر اندازه ی دو ظرفیتی ها را قبل از اشباع جمع آوری نمایند.

با استفاده از آب طبیعی اقیانوس این تیم توانست که سه برابر دو ظریفیتی را در یک بازه ی زمانی ۱۱ ساعته جمع آوری کند که نشان دهنده ی پیشرفت آنها نه تنها از نظر مقدار در هر بار حرکت به منظور جمع آوری بلکه سبب افزایش نرخ جمع آوری نیز بود.

در آخر آنها نشان دادند که این سازگاری پروژه توانست طول عمر مفید پوشش آمیدوکسین را سه برابر کند و هزینه را هرچه بیشتر بکاهد.

زمانیکه این یک پیشرفت بزرگ در تکنولوژی به شمار می رود اقدامات بیشتری لازم است صورت گیرد قبل از آنکه استخراج از اقیانوس ها بتواند با حفاری این عناصر بر روی زمین به رقابت بپردازد.

البته این هنوز بک سوال است که آیا انرژی هسته ای تنها راه موجود برای ادامه دادن است درحالیکه سوخت های فسیلی تجدید پذیر وجود دارند و همچنان نیز بر سوخت های عاری از کربن ، نگرانی درباره ی ریسک حوادث هیته ای و دستریب به مواد اولیه مورد نیاز برای واکنش های هسته ای و نیاز به امنیت و مسئولیت پذیری در برابر استفاده از سوخت همچنان حس می شود.

محقق استفن چو بیان می کند که “برای بیشتر این قرن برحه هایی وجود دارد درباره نیاز به برق و الکتریسیه که باید از منابعی تامین گردد که قابلیت روشن و خاموش شدن را داشته باشد. من معتقدم که نیرو های هسته ای باید قسمتی از یک ترکیب اطمینان بخش برای دسترسی به اورانیوم که یکی از راه حل هایی است برای داشتن منبع انرژی عاری از کربن باشد”.

نکته ی مهم دیگر آن است که انرژی هسته ای به زودی راه به جایی نمی برد به همین علت برای یافتن راه حل هایی ارزان تر و با ریسک کمتر برای تامین سوخت می تواند گزینه ای مناسب باشد .

این تحقیق در NATURE ENERGY منتشر شده است.

ترجمه شده توسط مجله قرمز.

منبع : sciencealert.com


نوشتن یک نظر

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *