為了更好地捕獲廢核反應(yīng)堆燃料中的放射性碘化物，Rutgers-New Brunswick科學(xué)家開發(fā)出了一種極其有效的“分子阱”，可以回收和再利用。

陷阱就像一個(gè)微小的多孔超級(jí)海綿。只有一克這種材料的內(nèi)表面積可以伸展到五個(gè)94×50英尺的籃球場(chǎng)，或23,500平方英尺。并且，一旦進(jìn)入內(nèi)部，放射性碘化物將被困在一起。

“由于其高孔隙率，這種材料具有巨大的潛力，”羅格斯大學(xué)新不倫瑞克大學(xué)化學(xué)與化學(xué)生物學(xué)系著名教授李靜說。“它比海綿有更多的空間，它可以捕獲很多東西。”

Li是關(guān)于核燃料后處理分子陷阱研究的通訊作者，發(fā)表在Nature Communications上。第一作者是李白燕，他是李氏集團(tuán)的前博士后助理，其他羅格斯的合著者包括博士生王浩和本杰明J. Deibert。

根據(jù)美國核管理委員會(huì)的說法，再處理意味著將廢核反應(yīng)堆燃料分離成可再循環(huán)用于新核燃料或作為廢物丟棄的材料。美國目前沒有商業(yè)后處理設(shè)施，但商業(yè)設(shè)施在其他國家運(yùn)營。

當(dāng)廢燃料被再加工時(shí)，必須捕獲和隔離造成癌癥和環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)的放射性分子碘和有機(jī)碘化物氣體。羅格斯大學(xué)的研究表明，長壽命的氣體難以捕獲并可能泄漏到環(huán)境中。

固體吸附劑如注入銀的二氧化硅，氧化鋁和沸石可以捕獲碘化物，但它們的低吸收能力和糟糕的可回收性使它們效率低下且成本高昂，據(jù)在藝術(shù)與科學(xué)學(xué)院工作的李說。

因此，羅格斯和其他研究人員開發(fā)出一種由高度多孔的金屬 - 有機(jī)骨架構(gòu)成的“分子陷阱”。其性能超過了核工業(yè)規(guī)則所規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，后者要求廢物后處理廠從廢核燃料棒中除去99.9%以上的放射性碘化物。

它在吸附或結(jié)合放射性有機(jī)碘化物方面也遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于所有當(dāng)前的工業(yè)材料。例如，它在302華氏度下吸附甲基碘的能力超過基準(zhǔn)工業(yè)產(chǎn)品的能力超過340%。

羅格斯分子阱的另一個(gè)好處是可以從金屬 - 有機(jī)骨架中除去捕獲的甲基碘，使其能夠回收和再利用。對(duì)于目前的工業(yè)產(chǎn)品來說，這是不可能的，必須將吸附劑與捕獲的放射性碘化物隔離開來。

金屬有機(jī)骨架也比現(xiàn)有產(chǎn)品便宜，因?yàn)樗皇褂勉y或其他貴金屬，而且非常堅(jiān)固，能夠處理惡劣的再加工條件，如高溫，高酸度和高濕度，Li說。

“我們有一個(gè)非常好的開始，我們希望做出改進(jìn)，”李說。“最終，我們希望它可以商業(yè)化。”