通過俄勒岡州立大學(xué)化學(xué)研究人員開發(fā)的一項(xiàng)新技術(shù)，可以更安全有效地分離鈾，這是核燃料循環(huán)的關(guān)鍵部分。

該技術(shù)使用稱為表面活性劑的肥皂狀化學(xué)品將鈾從水溶液中提取成空心簇形式的煤油溶液。除了燃料制備，它還可以在傳統(tǒng)的廢物處理和環(huán)境污染的清除中發(fā)現(xiàn)價(jià)值。

OSU的研究涉及2005年發(fā)現(xiàn)的一種獨(dú)特形式的鈾，鈾酰過氧化物膠囊，以及這些帶負(fù)電的簇如何在堿性條件下形成。結(jié)果最近發(fā)表在歐洲無機(jī)化學(xué)雜志上。

“這是一個(gè)非常不同的方向，”研究的主要作者哈里森尼爾說，他是俄勒岡州立大學(xué)科學(xué)學(xué)院的研究生。“現(xiàn)在做的很多工作都是酸性的，我們處于基礎(chǔ)pH值范圍的另一端。這是一種非常不同的方法，總體上使用危害較小，毒性較小的化學(xué)品。”

在整個(gè)核燃料循環(huán)中，需要進(jìn)行許多分離 - 采礦，濃縮和燃料制造，然后在燃料使用后，用于回收可用的廢同位素以及封裝和儲(chǔ)存不可用的放射性組分。

“當(dāng)你使用核燃料時(shí)，放射性衰變產(chǎn)物會(huì)使燃料中毒并使其效果降低，”俄勒岡州立大學(xué)化學(xué)教授，該研究的通訊作者M(jìn)ay Nyman說。“你必須把它拿走，溶解它，把好東西拿出去，然后再制造新的燃料。”

Nyman指出，這項(xiàng)工作代表了集群化學(xué)領(lǐng)域的重要基礎(chǔ)研究，因?yàn)樗梢匝芯坑袡C(jī)相中的鈾酰團(tuán)簇，并可以為改善對(duì)離子締合的理解鋪平道路。

“通過將這些簇萃取到有機(jī)相中，簇本身是空心的，所以當(dāng)我們將它們帶入有機(jī)溶液時(shí)，它們?nèi)匀缓衅渌?，分子和其他離子，”Neal補(bǔ)充道。“我們可以研究這些離子如何與它們所處的籠子相互作用。基礎(chǔ)研究是了解離子是如何進(jìn)入內(nèi)部的，以及它們?cè)趦?nèi)部時(shí)所做的事情，因?yàn)樗鼈儽豢ㄔ谀抢铩?rdquo;

當(dāng)簇形成時(shí)，每個(gè)包含20到60個(gè)鈾原子，“因此我們可以將它們?nèi)刻崛《皇且淮翁崛。?rdquo;Nyman說。“這是一種原子效率高的方法。”

現(xiàn)有的分離技術(shù)需要每個(gè)鈾離子有兩個(gè)萃取分子，而OSU技術(shù)每個(gè)離子需要少于一個(gè)萃取分子。