استخراج اليورانيوم من مياه البحر كمصدر آخر للوقود النووي
تاريخ النشر: 22nd, January 2024 GMT
في دراسة نشرتها الجمعية الكيميائية الأميركية طوّر باحثون أقطابا تُستخدم للاستخلاص الكهروكيميائي لاستخراج اليورانيوم بكفاءة من مياه البحر. وهذه الأقطاب الكهربائية قائمة بذاتها وخالية من المواد الرابطة وخالية من المعادن ومسامية وذات إطار عطري.
ويُستخرج اليورانيوم حاليا من الصخور، لكن تقديرات وكالة الطاقة النووية تشير إلى أن 4.
الطاقة النووية هي مصدر طاقة نظيف ومنخفض الكربون وبديل عن الوقود الأحفوري يوفر ضمانة هامة للتنمية الخضراء. أما اليورانيوم فهو الوقود الرئيسي لمفاعلات الطاقة النووية.
وتُطلِق مفاعلات الطاقة النووية الطاقة المخزنة بشكل طبيعي داخل الذرة وتحولها إلى حرارة وكهرباء عن طريق تفكيك الذرة، وهي عملية تُعرف باسم الانشطار. وقد أصبح اليورانيوم العنصر المفضل في هذه العملية حيث إن جميع أشكاله غير مستقرة ومشعة مما يجعل من السهل انشطاره.
وتعد عملية استخلاص اليورانيوم من البحر عملية صعبة، فمياه البحر تمتلك قوة أيونية عالية وأيونات متداخلة معقدة تعوق استخراج اليورانيوم.
وإضافة إلى ذلك، تحتوي مياه البحر على كميات وفيرة من الترسبات الحيوية للكائنات الحية البحرية الدقيقة وغيرها من الكائنات البيولوجية، مما يحد من التطبيق العملي لمُستخلِصات اليورانيوم في البحار والمحيطات.
كما أن المواد التي تستخدم لاستخلاص اليورانيوم لا تحتوي على مساحة سطحية كافية لاحتجاز الأيونات بشكل فعال، لذا فإن الأقطاب التي طورها الباحثون في هذه الدراسة تحتوي على الكثير من الزوايا والشقوق المجهرية التي يمكن استخدامها في الالتقاط الكهروكيميائي لأيونات اليورانيوم من مياه البحر.
ولإنشاء هذه الأقطاب الكهربائية، استخدم الباحثون قطعة قماش مرنة منسوجة من ألياف الكربون، وغلفوا هذا القماش باثنين من المونومرات المتخصصة التي تمت بلمرتها بعد ذلك. ثم عالجوا القماش باستخدام هيدروكلوريد الهيدروكسيل أمين لإضافة مجموعات الأميدوكسيم إلى البوليمرات. وخلق التركيب الطبيعي المسامي للقماش العديد من الجيوب الصغيرة حتى يستقر الوسط الأكسجيني ويحتجز أيونات اليورانيل بسهولة.
وأثناء التجارب وضع الباحثون القماش المطلي ككاثود في مياه البحر المملوءة باليورانيوم، وأضافوا آنودًا من الغرافيت وقاموا بتشغيل تيار دوري بين الأقطاب الكهربائية. ومع مرور الوقت، تراكمت رواسب ذات لون أصفر فاتح غنية باليورانيوم على قماش الكاثود.
في هذه الدراسة تحققت قدرة استخلاص عالية لليورانيوم خلال ٢٤ يوما من التشغيل تبلغ 12.6 مليغرام من اليورانيوم لكل غرام من المادة النشطة المغلفة المستخدمة للاستخلاص. وكانت قدرة المادة المطلية أعلى من معظم مواد استخلاص اليورانيوم الأخرى التي اختبرها الفريق. ويمكن للأقطاب التي تم تصميمها أن تحقق بشكل فعال استخراج اليورانيوم الكهروكيميائي من خلال عمليات الامتزاز والتحفيز الكهربائي.
وأظهرت هذه الطريقة أن طريقة الكهروكيميائية أسرع بثلاثة أضعاف من طريقة الامتزاز الفيزيائي والكيميائي، كما أظهرت أيضا انتقائية جيدة ضد الأيونات المتنافسة.
لقد أعطت هذه الدراسة فهما ميكانيكيا متعمقا وإستراتيجية فعالة لاستخراج اليورانيوم الكهروكيميائي بواسطة الأقطاب الكهربائية من مياه البحر.
المصدر: الجزيرة
كلمات دلالية: الطاقة النوویة الیورانیوم من من میاه البحر
إقرأ أيضاً:
ابتكار مذهل: "دم الروبوتات" يمنح قوة خارقة لقنديل البحر والديدان الآلية
حقق مختبر للروبوتات العضوية ومجموعة "آرتشر" في جامعة كورنيل، تطوراً في مجال الروبوتات المعيارية، حيث أنجزوا روبوتات على هيئة قناديل البحر والديدان، ببطارية فريدة، على نمط المفهوم التحويلي "للطاقة المجسدة"، حيث يعمل دمج مصدر الطاقة في هيكل الروبوت على تقليل الوزن والتكلفة.
وجاءت الروبوتات المعنية استلهاماً من مسار الطبيعة التطوري من الحياة المائية إلى البرية.
وتنبع التكنولوجيا الأخيرة من نموذج أولي عام 2019 مستوحى من سمكة الأسد، باستخدام نظام السوائل الهيدروليكية، أو "دم الروبوت"، الذي يغذي الأجهزة عن طريق تدوير الطاقة.
وتم تحسين هذا النظام لزيادة سعة البطارية وكثافة الطاقة، مما يدعم الأشكال الروبوتية الجديدة في بيئات أكثر تعقيداً، وفق "إنترستينغ إنجينيرينغ".
وقالت جامعة كورنيل، إن جوهر الروبوتين المستوحيين من المواد البيولوجية، هو بطارية تدفق الأكسدة والاختزال (RFB)، وهو نظام يحفز السوائل الكهروليتية، ويطلق الطاقة من خلال تفاعلات الأكسدة والاختزال، وهذا "القلب النابض" يمد الروبوتات بالطاقة بكفاءة واستدامة.
ويستفيد روبوت قنديل البحر، على وجه الخصوص، من بطارية تدفق الأكسدة والاختزال المعززة، مما يسمح هذا التصميم لقنديل البحر بتغيير شكله وتحقيق الحركة، حيث يصعد عندما يتمدد الجرس وينزل عندما يسترخي.
ويعرض روبوت الدودة تصميمه المعياري الفريد، والذي يتكون من قرون مترابطة، كل منها مزودة بمحرك ومشغل وتر. يسمح هذا التكوين للروبوت بتغيير شكله ديناميكياً، مما يتيح مجموعة واسعة من الحركات.
ويتيح تصميم الروبوت الدودي له التنقل عبر التضاريس الصعبة، من الزحف ببطء على الأسطح المستوية إلى تسلق الأنابيب الرأسية، باستخدام طريقة الزحف بمرساة مزدوجة تشبه حركة اليرقة.
وشرح البروفيسور روب شيبرد الوظيفة المزدوجة للسائل الهيدروليكي المستخدم في الروبوت، حيث يعمل كبطارية ومزود للقوة.
وأشار شيبرد إلى أن هذا الدور المزدوج لا يقلل فقط من الوزن الإجمالي للروبوت، ولكنه يعزز من كفاءة الطاقة، مما يسمح بمسافات سفر ممتدة.
وكيل إمارة الرياض المساعد للحقوق يحضر حفل سفارة جمهورية اتحاد ميانمار بمناسبة اليوم الوطني لبلادها