تم تطوير مادة لتنظيف المياه من منتجات النفايات النووية

طور باحثون من الجامعة العبرية مادة قادرة على ربط النظير المشع "السيزيوم 137" في الماء وبالتالي تنقيته. ظهر هذا النظير السام بعد الانفجار النووي في تشيرنوبيل وكارثة فوكوشيما. المادة الجديدة فعالة وسهلة التحضير ولا تتطلب الكثير من الاستثمار المالي

واحدة من أكبر المشاكل في العمل مع المواد المشعة هي تلوث التربة والمياه بالنفايات المشعة. وتنبعث من هذه النفايات إشعاعات خطيرة حتى ولو بكميات ضئيلة، كما أن معالجتها معقدة ومكلفة. ومن المنتجات الثانوية للانشطار النووي لليورانيوم هو النظير المشع "السيزيوم 137"، والذي يشبه إلى حد كبير في خصائصه البوتاسيوم، على الرغم من أن عمره النصفي يبلغ حوالي 30 عامًا. "السيزيوم 134" قادر على امتصاصه من قبل العظام والعضلات، وقد ظهر حول مدينة فوكوشيما اليابانية بعد الكارثة النووية التي حدثت عام 2011 وتم إطلاقه في الهواء في الانفجار النووي في تشيرنوبيل في أوكرانيا، ثم دخل هذا النظير العشب الذي تأكله الأبقار والتلوث الإشعاعي المتراكم في حليبها.

في الواقع، نصف المواد فقط سوف تتحلل بعد 30 عامًا، وتظل ملوثًا خطيرًا ينبعث منه الإشعاع لعقود من الزمن. بالإضافة إلى ذلك فإن أملاح السيزيوم، مثل أملاح الصوديوم والبوتاسيوم، شديدة الذوبان في الماء ولا تميل إلى التفاعل مع العديد من المواد، مما يجعل من الصعب تنقية الماء من شوائب السيزيوم. هناك بعض الكواشف الكيميائية القادرة على ربط أملاح السيزيوم من المحاليل المائية وترسيبها، ولكنها غالية الثمن واستخدامها محدود.

تم تنفيذ البحث من قبل طالب الدكتوراه رافال بانجيات في مختبر البروفيسور يوسي ألموغ بالتعاون مع البروفيسور داني ماندلر من معهد الكيمياء في الجامعة العبرية، وسيتم نشره في مجلة الكيمياء الأوروبية خلال الشهر المقبل. تمكن الباحثون من تطوير مادة جديدة قادرة على ربط أيونات السيزيوم في الماء، ونتيجة لذلك تحويلها إلى مركب غير قابل للذوبان ومستقر. وتشير نتائج البحث إلى أنه يمكن خلط المادة الجديدة بالمياه الملوثة بالسيزيوم، ويمكن تصفية الرواسب المحتوية على التلوث منها وبالتالي تنقيتها.

وللتفسير العلمي: المواد العضوية التي تربط هذه المعادن تسمى "الرباطات". تشتمل المركب المطور على نوع من "القفص" من مجموعات الأكسجين التي تناسب على وجه التحديد أبعاد أيون السيزيوم. يؤدي هذا إلى التقاط انتقائي للسيزيوم من محلول يحتوي على أيونات مختلفة، والتي لا تناسب حجم هذا القفص. نظرًا لوجود أنواع عديدة من الأيونات في مصادر المياه الطبيعية، والتي يمكن العثور عليها بكمية أعلى بكثير من أيون السيزيوم، فإن الانتقائية مهمة من أجل أن تؤدي إلى احتجاز محدد للسيزيوم، دون استخدام كميات كبيرة جدًا من المواد و تغيير تكوين الماء.

ميزة أخرى مهمة للمادة التي يقال إنها تزيل النفايات المشعة هي مقاومة إشعاع جاما. وقد وجد أن المركب والمركب مقاومان بالفعل للإشعاع، مما يضمن استقرار الراسب بعد احتجاز السيزيوم. وباستخدام هذه المادة، سيكون من الممكن إزالة نفايات السيزيوم من الماء بسهولة نسبية، وبالتالي معالجة تلوث المياه الناجم عن الأعطال في المفاعلات النووية بشكل فعال.

يصف البروفيسور ألموغ من الجامعة العبرية المادة التي تم العثور عليها: "منذ حوالي عقد من الزمن كنا نبحث عن مجموعة من المواد تسمى "فازارانيم" بسبب شكلها المشابه للإناء ("فازا" باللاتينية) والتي لديها القدرة على ربط العديد من المواد". الأيونات والأملاح. وكجزء من البحث، تم إعداد العديد من "الفازارين" ودراسة خصائصها، وخاصة إمكاناتها في مجال الكيمياء التحليلية. يحتوي جزيء أحد "الوازارين"، المعروف باسم "صينية الألوكسان"، على ترتيب مكاني غير معروف حتى الآن مكون من ست مجموعات كربونيل، والتي، بناءً على موقعها في الفضاء، توقعنا أنها ستكون مناسبة تمامًا لربط أيونات السيزيوم. ، وهي أكبر الأيونات أحادية الذرة."

يشرح البروفيسور ألموغ أيضًا: "في الواقع، تفاعلت صينية الألوكسان مع أيونات السيزيوم في المحاليل المائية وشكلت مركبًا غير قابل للذوبان معها والذي يغوص خارج المحلول ويمكن فصله بسهولة. بالإضافة إلى الترسيب الناجح لأيونات السيزيوم، يتمتع المركب الجديد بميزة كبيرة - سهولة التحضير. ويمكن تصنيع صينية الألوكسان باستخدام مواد أولية متاحة وغير مكلفة بشكل كبير."