Loại bỏ các nguyên tố phóng xạ khỏi chất thải hạt nhân bằng phân tử asen

Elizabeth Wildman, nghiên cứu sinh trong nhóm nghiên cứu do GS. Steve Liddle dẫn đầu, đã đề cập đến những ví dụ đầu tiên về thorium có nhiều liên kết với asen để tồn tại trong các kiện môi trường xung quanh với tỷ lệ trên 1g nơi trước đây chúng chỉ được tạo ra với tỷ lệ rất nhỏ ở nhiệt độ gần bằng nhiệt độ trong không gian giữa các vì sao (3-10 Kelvin). Phát hiện này sẽ được công bố trên tạp chí Nature Communications hàng đầu.

Elizabeth Wildman cho rằng: "Điện hạt nhân thải ra ít khí CO₂ hơn so với nhiên liệu hóa thạch, nhưng chất thải tồn lưu lâu mà nó phát sinh, có tính phóng xạ và cần được xử lý phù hợp. Để tìm cách tách, tái chế và giảm khối lượng chất thải hạt nhân, nghiên cứu đã tập trung vào việc nâng cao nhận thức của chúng ta về cách các nguyên tố như thorium và uranium tương tác với các nguyên tố từ bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học để giúp cải thiện chất lượng xử lý chất thải hạt nhân".

GS. Liddle, đồng tác giả nghiên cứu cho rằng: "Chúng tôi cần giảm khối lượng chất thải hạt nhân để dễ dàng xử lý chất thải nhằm tách các yếu tố có lợi hoặc giảm nồng độ chất thải từ cao xuống thấp".

Trên cơ sở của nghiên cứu trước đây đã được công bố về tính chất hóa học của uranium-phốt pho, urani-asen và thorium-phốt pho, nghiên cứu mới đã xem xét cách các nguyên tố asen mềm tương tác với thori vì asen về nguyên tắc có thể được sử dụng trong các phân tử hữu cơ liên kết với các nguyên tử kim loại và cải tiến các quy trình khai thác.

Mối quan tâm lớn hiện nay là sử dụng các phân tử hữu cơ để chiết xuất có chọn lọc các ion kim loại từ hỗn hợp chất thải hạt nhân ở dạng “xúp” và tách các chất thải phóng xạ độc hại. Điều này đòi hỏi phải hiểu liên kết hóa học và cách các chất chiết xuất hữu cơ liên kết với nhiều kim loại khác nhau. Từ đó, nhóm nghiên cứu có thể khai thác tri ​​thức này để tách bằng cách cho chúng liên kết có chọn lọc một loại kim loại và loại bỏ nó khỏi hỗn hợp.

GS. Liddle cho rằng: “Có bằng chứng cho thấy các phân tử tốt nhất này chứa liên kết giữa các nguyên tử cho ở trạng thái mềm với các kim loại. Vì vậy, các nhà khoa học cần phải hiểu liên kết này. Asen là chất cho dạng mềm, do đó, chúng tôi đã tạo ra các phức hợp mô hình để tìm hiểu bản chất của liên kết”.

Cho đến nay, các phức hợp thể hiện nhiều liên kết giữa thorium và asen chỉ giới hạn ở các thí nghiệm quang phổ được thực hiện ở nhiệt độ gần bằng nhiệt độ trong không gian giữa các vì sao (3-10 Kelvin), nơi chỉ có một vài phân tử được tạo ra đồng thời.

Trong nghiên cứu, các nhà khoa học đã tạo ra các phân tử với số lượng trên 1g ổn định trong điều kiện môi trường xung quanh, thuận lợi cho hoạt động nghiên cứu. Tri thức mới này sẽ được sử dụng trong một hệ thống thực trong tương lai.

Nghiên cứu được thực hiện tại trường Hóa học trong một dự án hợp tác giữa các trường Đại học Manchester và Đại học Regensburg và nhận được tài trợ của Hiệp hội Hoàng gia, Hội đồng Nghiên cứu châu Âu, Hội đồng Nghiên cứu khoa học kỹ thuật và vật lý, cũng như COST.

N.P.D-NASATI (Theo Science Daily)