16 июня 2016

Учёные нашли новый материал, способный очищать радиоактивные газы

Международная группа учёных обнаружила материал, который способен очищать радиоактивные отходы атомных электростанций эффективней, дешевле и безопасней, чем обеспечивают существующие технологии.

Ядерная энергетика является одним из самых дешёвых альтернатив использованию ископаемого топлива на основе углерода. Но предприятиях по переработке ядерного топлива образуются многочисленные отходы в виде газов, которые в настоящее время слишком дорого и опасно утилизировать. Изучившие больше сотни тысяч материалов учёные из швейцарской Федеральной политехнической школы Лозанны и их американские коллеги обнаружили материал, который может поглощать отработанные радиоактивные газы, делая этот способ более эффективным, дешёвым и безопасным. Работа опубликована в журнале Nature Communications.

На предприятиях по переработке ядерного топлива вырабатываются такие летучие радионуклиды, как ксенон и криптон, которые уходят в так называемом «отходящие газы» — газы, выбрасываемые в качестве побочных продуктов химического процесса. Современные способы захвата и очистки этих газов включают дистилляцию при очень низких температурах, которая является дорогим, энергоёмким и вдобавок взрывоопасным процессом.

Учёные нашли материал, который может быть использован в качестве эффективного, дешёвого и безопасного альтернативного способа отделения ксенона и криптона – причём при комнатной температуре. Материал с сокращённым названием SBMOF-1 является нанопористым кристаллом и относится к классу материалов, которые используются в настоящее время для очистки выбросов углекислого газа и других опасных загрязняющих веществ. Они очень разнообразны, и учёные смогут на их основе синтезировать миллионы специально разработанных новых материалов, которые могут быть оптимизированы для отделения газа, катализа, химического зондирования и других задач.

Учёные провели тщательный анализ огромной базы данных из более 125 тысяч материалов. Для этого они использовали молекулярные симуляции, чтобы найти структуры, способны разделять ксенон и криптон при условиях, которые соответствуют процессам переработки ядерных отходов на предприятиях.

Поскольку ксенон имеет гораздо более короткий период полураспада, чем криптон — месяц в сравнении с десятилетием — учёные хотят найти материал, который будет обладать избирательным действием для этих газов, но будет поглощать их раздельно.

Уже подтверждено, что SBMOF-1 обладает замечательной способностью поглощать ксенон и избирательностью по отношению к ксенону / криптону в условиях предприятий и при комнатной температуре.