محققان چینی با معرفی نسل تازه‌ای از «چارچوب‌های آلی کووالانسی سولفونیک» موفق شده‌اند ظرفیت استخراج اورانیوم از آب دریا را تا هزار برابر افزایش دهند؛ دستاوردی که می‌تواند آینده تأمین سوخت راکتورهای هسته‌ای را دگرگون کرده و بازار انرژی جهانی را وارد مرحله‌ای تازه کند.
این کشف در چه زمانی و توسط چه کسانی انجام شد؟
به گزارش آناژورنال طبق آزمایش های علمی منتشرشده در چین نشان می‌دهد که تیم تحقیقاتی دکتر شیشی تای از دانشگاه «ویفانگ» و دکتر ژنلی سان از دانشگاه «برق شمال چین» طی یک پروژه مشترک، ساختار جدیدی از مواد جاذب را توسعه داده‌اند که توان عبور از محدودیت‌های قدیمی استخراج اورانیوم از آب دریا را دارد.
اورانیوم-۲۳۵ که نیروی اصلی راکتورهای هسته‌ای جهان است، در حال حاضر عمدتاً از ذخایر زمینی تأمین می‌شود؛ ذخایری که بنا بر تخمین‌ها تنها چند دهه دیگر باقی خواهند ماند. این در حالی است که اقیانوس‌ها حدود ۴.۵ میلیارد تن اورانیوم در خود جای داده‌اند، اما غلظت پایین و چسبندگی ترکیبات موجود، استخراج آن را بسیار دشوار کرده بود.
روش جدید چینی‌ها چگونه کار می‌کند؟
S-COF چیست؟
محققان چینی نسل تازه‌ای از مواد موسوم به S-COF یا «چارچوب‌های آلی کووالانسی سولفونیک» را توسعه داده‌اند؛ موادی که با الهام از ساختارهای اتمی اورانیوم طراحی شده‌اند.
مهندسی حالت انباشتگی؛ ابداع کلیدی
به گفته دکتر تای، این پروژه بر مفهوم جدیدی با عنوان مهندسی حالت انباشتگی تکیه دارد؛ مفهومی که باعث می‌شود ساختار داخلی این مواد دقیقاً با شکل و موقعیت یون‌های اورانیوم هماهنگ شود.
چه چیزی باعث افزایش هزاربرابری جذب شد؟
- وجود گروه‌های سولفونیک که یک محفظه چهارنقطه‌ای برای گیراندازی یون اورانیوم ایجاد می‌کند
- تفاوت کامل با انباشتگی سنتی که پیوندهای ضعیف‌تری داشت
- افزایش چشمگیر انتخاب‌پذیری ماده و حذف اختلال یون‌هایی مانند وانادیوم
نتیجه این طراحی دقیق، افزایش ۱۰۰۰ برابری قابلیت جذب اورانیوم بود.
نتیجه آزمایش‌ها چه بود؟
در آزمایش انجام‌شده در آب واقعی دریا:
- هر گرم از ماده جدید توانست ۳۱.۵ میلی‌گرم اورانیوم استخراج کند
- این مقدار بیشترین میزان ثبت‌شده در تاریخ استخراج اورانیوم از آب دریا است
دکتر سان تأکید کرده که این سطح از کارایی تاکنون بی‌سابقه بوده و نشان‌دهنده امکان واقعی تحول در صنعت هسته‌ای است.
این دستاورد چه تاثیری بر آینده انرژی هسته‌ای دارد؟
۱. رفع بحران منابع اورانیوم
با توجه به محدودیت ذخایر زمینی و افزایش نیاز به انرژی پاک، این فناوری می‌تواند مشکل کمبود سوخت هسته‌ای را برای دهه‌ها رفع کند.
۲. افزایش استقلال انرژی در کشورهای هسته‌ای
کشورها به‌جای وابستگی به معادن محدود، قادر خواهند بود از منابع بیکران اقیانوس‌ها بهره‌برداری کنند.
۳. تغییر نقشه ژئوپلیتیک انرژی
ورود چین به فاز جدید استخراج اورانیوم می‌تواند بازار جهانی انرژی و امنیت هسته‌ای را دستخوش تحول کند.
۴. چالش بزرگ: تجاری‌سازی
با وجود این پیشرفت، محققان هشدار می‌دهند که این فناوری هنوز باید:
- هزینه استخراج را رقابتی کند
- در مقیاس صنعتی آزمایش شود
- و از نظر زیست‌محیطی ارزیابی دقیق‌تری شود
این فناوری چه زمانی وارد بازار می‌شود؟
دانشمندان چینی اعلام کرده‌اند فناوری S-COF در مراحل اولیه توسعه است و برای تجاری‌سازی نیازمند سرمایه‌گذاری و ارزیابی صنعتی است. به همین دلیل زمان‌بندی قطعی اعلام نشده اما روند فعلی نشان می‌دهد که صنعت هسته‌ای جهان در آستانه یک تحول بنیادین قرار دارد.
پرسش های متداول:
۱. فناوری جدید چینی‌ها چه تفاوتی با روش‌های قبلی استخراج اورانیوم دارد؟
این فناوری با استفاده از چارچوب‌های سولفونیک و مهندسی حالت انباشتگی، انتخاب‌پذیری و ظرفیت جذب اورانیوم را تا هزار برابر افزایش می‌دهد.
۲. چرا استخراج اورانیوم از آب دریا اهمیت دارد؟
زیرا اقیانوس‌ها ذخایر عظیمی از اورانیوم را در خود دارند و می‌توانند مشکل کمبود منابع زمینی را برای دهه‌ها حل کنند.
۳. آیا این فناوری قابل تجاری‌سازی است؟
هنوز در مراحل اولیه است و باید از نظر هزینه و مقیاس صنعتی با استخراج معدنی رقابت‌پذیر شود.
۴. این دستاورد چه تأثیری بر صنعت هسته‌ای خواهد داشت؟
می‌تواند آینده تأمین سوخت راکتورهای هسته‌ای را تغییر دهد و وابستگی کشورها به معادن محدود را کاهش دهد.
۵. آیا کشورهای دیگر نیز روی استخراج اورانیوم از آب دریا کار می‌کنند؟
بله، اما تاکنون هیچ فناوری به اندازه S-COF چین کارآمد نبوده و رکورد ۳۱.۵ میلی‌گرم بر گرم را ثبت نکرده است.
