 Графен может упростить производство тяжелой воды и помочь очистить ядерные отходы путем фильтрации различных изотопов водорода, как показывают исследования университета Манчестера. Ученые показали, что мембраны, изготовленные из графена могут действовать как сито, отделяя протоны (ядра водорода) от тяжелых ядер изотопов водорода дейтерия.
Процесс может привести к производству тяжелой воды для ядерных электростанций, которое потребует в десять раз меньше энергии, становясь интенсивнее, проще и дешевле с помощью графена.
Один из изотопов водорода, дейтерий, широко используется в аналитических и химических технологиях отслеживания, так как тяжелая вода необходима в тысячах тонн для работы атомных электростанций.
Самый тяжелый изотоп, тритий, является радиоактивным и нуждается в безопасно удалении в качестве побочного продукта производства электроэнергии на предприятиях ядерного деления. Будущее ядерной технологии основано на слиянии двух тяжелых изотопов.
Современные технологии разделения для производства тяжелой воды являются очень энергоемкими, и представляют важную научную и промышленную проблему. Теперь графен обещает сделать процесс более эффективным.
Исследователи проверяли, действительно ли ядра дейтерия могут пройти через графен и нитрид бор. Они в полной мере ожидали, что дейтроны легко пройдут, и что существующая теория не прогнозирует никакого различия в проницаемости для обоих изотопов.
Исследователи были удивлены, обнаружив, что дейтроны не только эффективно отсеивали их толщиной в мембране в один атом, но и просеивали с высокой эффективностью разделения. Открытие делает монослои графена и нитрида бора привлекательными разделительными мембранами для обогащения смеси дейтерия и трития.
Кроме того, исследователи показали, что разделение является полностью масштабируемым. Используя химическое осаждение графена, они построили устройство сантиметрового размера для эффективной откачки водорода из смеси дейтерия и водорода. Оно представляет собой действительно первую мембрану, показывающую различие между субатомными частицами, и все при комнатной температуре. Теперь, когда они показали, что это полностью масштабируемая технология, они надеются, что она быстро найдет свой путь к реальным приложениям.
|
