استخراج سوخت‌های هسته‌ای از اقیانوس‌ها

دانشمندان دریافتند که خارج کردن اورانیوم از آب دریا میتواند یک روش با هزینه‌ی کمتر برای تامین منابع سوخت‌های هسته‌ای و راهی برای پوشش دهی روش‌های کشور‌های ساحلی برای تولید نیروی هسته‌ای باشد.

سازمان جهانی انرژی اتمی در حال حاضر پیش بینی می‌کند که تولید انرژی هسته‌ای در پانزده سال آینده در حدود ۶۸ درصد با یافتن روش‌هایی سازگار‌تر با محیط زیست و کشف منابع جدید اورانیوم که اساسی‌ترین ماده‌ی اولیه برای تولید نیروی هسته‌ای به شمار می‌رود افزایش یابد و سبب سرعت بخشیدن به جایگزینی این سوخت‌ها با سوخت‌های فسیلی گردد.

محققان از دانشگاه استنفورد کالیفرنیا راهی کارآمد‌تر برای استخراج اورانیوم حل شده در اقیانوس‌ها یافتندکه کمک می‌کند تا روزی زمین‌هایی با منظره‌ی اقیانوس‌هایی داشته باشیم که از آن زمین‌ها دیگر نیازی به جمع آوری اورانیوم به عنون سوخت هسته‌ای وجود نداشته باشد.

عنصر اورانیوم، از دسترسی به آن تا استخراج

ایزوتوپ عنصر U-۲۳۵، عنصر اورانیوم که هم اکنون بخشی جدا نشدنی از رادیواکتیویتی است و زمانی که بحث از تولید انرژی برق و الکتریسیته به میان می‌آید انتخاب می‌شود.

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 صخره‌ها و سنگ‌ها 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 پرخرج‌ترین راه برای آن باشیم.

در بعضی از کشور‌ها که استخراج اورانیوم آن‌ها به میزان کافی نیست، راه اندازی سیستم‌های هسته‌ای وابسته به وارادات سوخت هسته‌ای از سایر کشور‌ها با ذخایر غنی و عمده مانند استرالیا، قزاغستان، کانادا و روسیه است.

استخراج اورانیوم از سنگ‌ها سبب ایجاد فشار بسیار بر محیط زیست به علت آثار حفاری یک حفره‌ی بسیار بزرگ و همچنین عملیات استخراج سوخت اورانیوم از میان سایر مواد محاطی می‌شود.

به همین علت یافتن یک منبع تامین سوخت دیگر برای اورانیوم که ریسک آسیب رسانی کمتری به محیط زیست دارد ممکن است که منبعی سازگار‌تر با محیط زیست را سبب شود. به همین دلیل دریافته شد که اقیانوس‌ها 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 نکته‌ی بد این مسئله آن است که برای استخراج مقدار کمی از اورانیوم در دریا‌ها تعدادی بی نهایت از کانتینر‌های آب باید مورد جستجو قرار گیرند.

گروه محققان دانشگاه استنفورد اظهار داردند که ” همانطور که استخراج یک حبه نمک از یک لیتر آب صورت می‌گیرد امکان استخراج مقدار کمی از اورانیوم از سطح وسیعی از آب اقیانوس‌ها بسیار مشکل بوده و هزینه‌ی زیادی در بر خواهد داشت، اما نکته‌ی مهم آن است که در انتها ما منبعی بی پایان از این فرآورده‌ها 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 بازه‌ی زمانی چندین هزار ساله را که می‌توانستیم از منابع تجدیدپذیر اورانیوم در بر روی خشکی‌ها استخراج کنیم را تامین سازد.

ما مقدار بسیار زبادی از آب‌هایی 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 می‌توان در حدود تنها ۳ ذره اورانیوم به ازای هر میلیارد ذره‌ی 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!

پروسه‌ی 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 روش‌های ارزان‌تر ممکن است وجود داشته باشد چیز دیگری است.

کاهش هزینه‌ی استخراج اورانیوم از اقیانوس ها.

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

اضافه کردن آمیوکسیدون به یک جفت از الکترود‌های کربن که دانشمندان با ایجاد یک لایه اجباری که ممکن است از طرف پالس‌های متناوب ولتاژ پایین برق تغذیه گردد توانستند تا حداقل به اندازه‌ی نه یرایر اندازه‌ی دو ظرفیتی‌ها را قبل از اشباع جمع آوری نمایند.

با استفاده از آب طبیعی اقیانوس این تیم توانست که سه برابر دو ظریفیتی را در یک بازه‌ی زمانی ۱۱ ساعته جمع آوری کند که نشان دهنده‌ی 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 می‌رود اقدامات بیشتری لازم است صورت گیرد قبل از آنکه استخراج از اقیانوس‌ها بتواند با حفاری این عناصر بر روی زمین به رقابت بپردازد.

البته این هنوز بک سوال است که آیا انرژی هسته‌ای تنها راه موجود برای ادامه دادن است درحالیکه سوخت‌های فسیلی تجدید پذیر وجود دارند و همچنان نیز بر سوخت‌های عاری از کربن، نگرانی درباره‌ی ریسک حوادث هیته‌ای و دستریب به مواد اولیه مورد نیاز برای واکنش‌های هسته‌ای و نیاز به امنیت و مسئولیت پذیری در برابر استفاده از سوخت همچنان حس می‌شود.

محقق استفن چو بیان می‌کند که “برای بیشتر این قرن برحه‌هایی 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 نیرو‌های هسته‌ای باید قسمتی از یک ترکیب اطمینان بخش برای دسترسی به اورانیوم که یکی از راه حل‌هایی است برای داشتن منبع انرژی عاری از کربن باشد”.

نکته‌ی مهم دیگر آن است که انرژی هسته‌ای به زودی راه به جایی نمی‌برد به همین علت برای یافتن راه حل‌هایی ارزان‌تر و با ریسک کمتر برای تامین سوخت می‌تواند گزینه‌ای مناسب باشد.