روبوتات صغيرة لتنظيف النفايات المشعة

نجح الباحثون في تطوير روبوتات صغيرة تتحرك من تلقاء نفسها، وتكون قادرة على إزالة اليورانيوم المشع من مياه الصرف الصحي

[ترجمة د. موشيه نحماني]

ووفقا لعدد من الخبراء، تكمن الطاقة النووية في القدرة على تلبية الطلب المتزايد على الطاقة للبشرية، دون إنتاج غازات الدفيئة. ومع ذلك، يحتاج العلماء إلى إيجاد طريقة لإزالة النظائر المشعة، سواء من النفايات التي تنتجها محطات الطاقة النووية أو من البيئة في حالة حدوث تسرب. والآن، نجح الباحثون في تطوير روبوتات صغيرة ذاتية الحركة قادرة على إزالة اليورانيوم المشع من مياه الصرف الصحي. إن الإطلاق العرضي للنفايات المشعة، كما حدث، على سبيل المثال، في كوارث محطات الطاقة النووية في تشيرنوبيل وفوكوشيما، يشكل تهديدا كبيرا للبيئة وللإنسان والحياة البرية. نجح العلماء في تطوير مواد مصممة لالتقاط وفصل وإزالة وغسل اليورانيوم المشع من الماء، إلا أن هذه المواد محدودة في نشاطها.

أحد الأساليب الحديثة الواعدة في هذا المجال هو استخدام الأطر المعدنية العضوية (MOFs) - وهي مركبات قادرة على التقاط مواد محددة، بما في ذلك اليورانيوم المشع، داخل بنيتها المسامية. أراد فريق من الباحثين إضافة محرك صغير إلى هذا النوع من المواد يسمى إطار الزيوليت إيميدازول (ZIF-8) الذي يتكون من أيونات الزنك والروابط العضوية من أجل اختبار ما إذا كانت المادة الجديدة يمكنها تنظيف النفايات المشعة بسرعة. ومن أجل جعل الروبوتات الصغيرة تتحرك بشكل مستقل، صمم الباحثون هياكل عظمية من مادة الزيوليتيك إيميدازول على شكل قضيب يبلغ قطرها 15 مرة أصغر من سمك شعرة الإنسان.

وأضاف الباحثون ذرات الحديد وجزيئات أكسيد الحديد النانوية من أجل تثبيت الهياكل وإضافة طابع مغناطيسي لها، على التوالي. تم تصميم جسيمات البلاتين النانوية التحفيزية المرتبطة بأحد طرفي كل قضيب لتحويل الوقود من نوع بيروكسيد الهيدروجين الموجود في الماء إلى فقاعات أكسجين، وهي فقاعات تدفع الروبوتات الصغيرة بسرعة 60 مرة طولها في الثانية. وفي نظام محاكاة للنفايات المشعة، تمكنت الروبوتات الدقيقة من إزالة 96% من كمية اليورانيوم خلال ساعة واحدة فقط. وقام الباحثون بجمع القضبان المليئة باليورانيوم بمساعدة المغناطيس ثم فصل اليورانيوم نفسه عنها، مما جعل من الممكن إعادة تدوير نشاط الروبوتات الصغيرة. ويقول الباحثون إن نتائج هذه التجربة تشير إلى أنه في يوم ما، وليس بعيدًا في المستقبل، ستتمكن الروبوتات الصغيرة المتحركة بشكل مستقل من المساعدة في احتواء النفايات المشعة وتنظيفها.

المقال العلمي