Yeni Kimyasal Süreç, Ateşle Nükleer Yakıt Üretmenin İlk Adımları
Fotoğraf: LnBTA bileşiğinin yanma sentezi
Nükleer enerji için güvenli ve sürdürülebilir yakıtlar geliştirmek, Los Alamos Ulusal Laboratuvarı’nın enerji güvenliği misyonunun ayrılmaz bir parçasıdır. Radyoaktif bir aktinit oksit olan uranyum dioksit, günümüz nükleer santrallerinde en yaygın olarak kullanılan nükleer yakıttır. Lantanit metalleri- radyoaktif olmayan ve periyodik tablodaki aktinitlerin bir sıra yukarısında konumlanan metaller- için yakın zamanda oluşturulan yeni bir “yanma sentezi” güvenli, sürdürülebilir nükleer yakıtların üretimi için bir rehber olabilir.
Amerikan Kimya Topluluğu Editörlerinin Nitelikli Makalesi olarak seçilen İnorganik Kimya dergisinde yakın zamanda yayımlanan araştırmanın baş yazarı ve doktora sonrası araştırma yazarı, Los Alamos Ulusal Laboratuvarı Agnew’den Bi Nguyen, aktinit nitrür yakıtların, mevcut güç üreten sistemlerde potansiyel olarak daha güvenli ve daha ekonomik bir seçenek olduğunu belirtti.
Nitrür yakıtların aynı zamanda güvenliğe odaklanan ve sürdürülebilir bir kapalı reaktör yakıt döngüsüne sahip olan gelecek Nesil IV nükleer güç sistemleri için de uygun olduğunu, aktinit nitritlerin oksitlere kıyasla üstün termal iletkenliğe sahip olduğunu ve önemli ölçüde daha fazla enerjinin bulunduğunu da ekledi Nguyen. Nitrürler, oksijen içeren oksitlere karşı nitrojen içeren bir kimyasal bileşikler sınıfıdır.
Aktinit nitrür yakıtlar, enerji yoğunlukları nedeniyle daha fazla güvenlik ve sürdürülebilirlik sağlar, daha az malzemeden daha fazla enerji ve daha iyi termal iletkenlik sunar – daha düşük sıcaklıkta işlemlere izin vererek, anormal koşullar altında erimeleri için daha büyük bir marj sağlar.
Fotoğraf: Seryum nitrür köpüğünün taramalı elektron mikroskobu görüntüleri
Bununla birlikte, aktinit nitrürlerin yapımı çok zordur ve büyük miktarlarda yüksek saflıkta aktinit nitrürlerin üretimi, bunların uygulanmasına büyük bir engel olmaya devam etmektedir. Hem aktinitler hem de lantanitler, periyodik tablonun altındadır ve aktinit materyalleri yapmak için potansiyel yöntemler, tipik olarak ilk önce lantanitlerle test edilir, çünkü benzer şekilde davranırlar, ancak radyoaktif değildirler.
Los Alamos Ulusal Laboratuvarı ve Deniz Araştırma Laboratuvarı bilim insanları, LnBTA [lanthanide bis (tetrazolato) amin] bileşiklerinin, yanma sentezi adı verilen benzersiz bir teknikte yüksek saflıkta lantanit nitrür köpükleri üretmek için yakılabileceğini keşfettiler. Bu yöntemde, susuz LnBTA komplekslerini başlatmak için bir lazer atımı kullanılır ve bu daha sonra, nanoyapılı lantanit nitrür köpükleri elde etmek için inert bir atmosferde kendi kendini sürdüren bir yanma reaksiyonuna girer.
LnBTA bileşikleri kolayca toplu olarak hazırlanır ve yanmaları kolaylıkla ölçeklenebilir. Laboratuvarın Silah Modernizasyonu ve Kimya bölümleri arasında, aktinit nitrür yakıtlarının yanma sentezi için aktinit analoglarını incelemek için devam eden bir işbirliği de vardır. Bu çalışma, Laboratuvara Yönelik Araştırma ve Geliştirme (LDRD) programı tarafından finanse edildi.
Kaynakça: phys.org
