Buscando una mejor manera de capturar yoduros radiactivos en el combustible del reactor nuclear gastado, los científicos de Rutgers-New Brunswick han desarrollado una "trampa molecular" extremadamente eficiente que puede reciclarse y reutilizarse.
La trampa es como una súper esponja pequeña y porosa. El área de superficie interna de solo un gramo de este material podría estirarse para cubrir cinco canchas de baloncesto de 94 por 50 pies, o 23,500 pies cuadrados. Y, una vez atrapadaadentro, los yoduros radiactivos permanecerán atrapados por eones.
"Este tipo de material tiene un enorme potencial debido a su alta porosidad", dijo Jing Li, profesor distinguido en el Departamento de Química y Biología Química de la Universidad de Rutgers-New Brunswick. "Tiene mucho más espacio que una esponja y puedeatrapar muchas cosas "
Li es el autor correspondiente de un estudio sobre trampas moleculares para reprocesamiento de combustible nuclear que se publicó en Comunicaciones de la naturaleza . El primer autor es Baiyan Li, un ex asociado postdoctoral en el grupo de Li, y otros coautores de Rutgers incluyen a los estudiantes de doctorado Hao Wang y Benjamin J. Deibert.
Reprocesamiento significa separar el combustible gastado del reactor nuclear en materiales que pueden reciclarse para su uso en combustible nuclear nuevo o desecharse como desecho, según la Comisión Reguladora Nuclear de los Estados Unidos. Estados Unidos no tiene instalaciones comerciales de reprocesamiento en este momento, pero las instalaciones comerciales están operandoen otros países.
Cuando el combustible gastado se vuelve a procesar, el yodo molecular radiactivo y los gases de yoduro orgánico que presentan cáncer y riesgos ambientales deben ser capturados y secuestrados. Los gases de larga vida son difíciles de capturar y pueden filtrarse al medio ambiente, dice el estudio de Rutgers.
Los adsorbentes sólidos como la sílice infundida con plata, la alúmina y las zeolitas pueden capturar yoduros, pero su baja capacidad de absorción y su baja capacidad de reciclaje los hacen ineficientes y costosos, según Li, que trabaja en la Escuela de Artes y Ciencias.
De modo que Rutgers y otros investigadores desarrollaron una "trampa molecular" que está hecha de un marco organometálico altamente poroso. Su rendimiento supera el estándar establecido por las reglas de la industria nuclear, que requieren que las plantas de reprocesamiento de desechos eliminen más del 99.9 por ciento de yoduros radiactivosde barras de combustible nuclear gastado.
También supera ampliamente a todos los materiales industriales actuales en adsorción o unión a yoduros orgánicos radiactivos. Por ejemplo, su capacidad para adsorber yoduro de metilo a 302 grados Fahrenheit excede la de un producto industrial de referencia en más del 340 por ciento.
Otro beneficio de la trampa molecular de Rutgers es que el yoduro de metilo capturado puede eliminarse de los marcos organometálicos, lo que permite su reciclaje y reutilización. Esto no es posible con los productos industriales actuales, de los cuales el adsorbente debe ser secuestrado junto con los yoduros radiactivos capturados.
El marco metal-orgánico también es más barato que los productos existentes porque no usa plata u otros metales preciosos, y es muy robusto, capaz de manejar condiciones de reprocesamiento severas como altas temperaturas, alta acidez y alta humedad, dijo Li.
"Hemos tenido un muy buen comienzo y nos gustaría hacer mejoras", dijo Li. "Eventualmente, esperamos que pueda comercializarse".
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Materiales proporcionado por Universidad de Rutgers . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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