El profesor de física de Wake Forest, Timo Thonhasuer, habla con la becaria postdoctoral Stephanie Jensen sobre su investigación sobre la captura de materiales de desecho radiactivos en plantas de energía nuclear. Crédito:WFU / Ken Bennett
Un nuevo método para capturar desechos radiactivos de las centrales nucleares es más económico y eficaz que los métodos actuales. una bendición potencial para la industria energética, según una nueva investigación publicada en la revista Comunicaciones de la naturaleza .
"Nuestro método de captura supera con creces todas las tecnologías actuales y puede cambiar el panorama de la producción de energía en todo el mundo, "dijo Timo Thonhauser, el físico computacional de la Universidad de Wake Forest en el equipo de investigación.
La nueva trampa molecular, un marco metal-orgánico (MOF) llamado MIL-101-Cr, fue desarrollado por científicos dirigidos por Jing Li en la Universidad de Rutgers, analizado por el laboratorio de Thonhauser en Wake Forest y medido por científicos en el laboratorio de Yves Chabal en la Universidad de Texas-Dallas.
Este MOF único elimina casi todo el yoduro radiactivo de las barras de combustible nuclear usadas. Las regulaciones en los EE. UU. Requieren que las plantas de reprocesamiento eliminen el 99,967 por ciento de los yoduros radiactivos de las varillas. El MIL-101-Cr MOF elimina el 99,979-99,984 por ciento.
Los MOF son una clase relativamente nueva de materiales en los que las esquinas metálicas están conectadas por un enlazador orgánico.
"Eso se convierte en un marco completo con un espacio vacío en el medio, ", Explicó Thonhauser." Parece una especie de esponja ".
El gran avance se produjo cuando los investigadores de Rutgers colocaron "agarradores" en las esquinas metálicas de su MOF, creando MIL-101-Cr, un adsorbente industrial que es muy bueno para capturar un subproducto particular de la producción de energía nuclear:el yoduro radiactivo. Esta sustancia se ha relacionado con el cáncer en humanos.
El proceso de activación de una trampa molecular de estructura organometálica con una amina terciaria (paso # 1), capturando yoduro de metilo radiactivo (paso # 2) y reciclando una trampa tratándola con ácido (paso # 3). Crédito:Benjamin Deibert / Rutgers University-New Brunswick
Como físico computacional del equipo de investigación, Thonhauser, con la asistente postdoctoral Stephanie Jensen, Ejecuté pruebas teóricas del MOF usando una supercomputadora. Su objetivo era determinar por qué y cómo funciona la trampa para que pueda mejorarse en más pruebas.
De hecho, este MOF es de tres a cuatro veces mejor que el adsorbente industrial actual utilizado por las centrales nucleares. También es más barato porque no depende de un metal precioso como la plata para formar sus esquinas.
Dos tipos de jaulas en la estructura cristalina de la estructura organometálica, MIL-101-Cr. Las esferas amarillas representan el espacio poroso para la captura de yoduros radiactivos y tienen diámetros de 29 y 34 angstroms, respectivamente. Un angstrom es una décima millonésima de milímetro. Crédito:Hao Wang / Universidad Rutgers-New Brunswick
Ese solo hecho podría ahorrar en costos de combustible en todo el mundo. Un informe de 2015 de la Asociación Nuclear Mundial clasificó el costo de la energía nuclear en los EE. UU. Más bajo que el carbón pero más alto que el gas natural.
