革新核废料后处理和节省资金

为了更好地捕获废核反应堆燃料中的放射性碘化物，Rutgers-New Brunswick科学家开发出了一种极其有效的“分子阱”，可以回收和再利用。

陷阱就像一个微小的多孔超级海绵。只有一克这种材料的内表面积可以伸展到五个94×50英尺的篮球场，或23,500平方英尺。并且，一旦进入内部，放射性碘化物将被困在一起。

“由于其高孔隙率，这种材料具有巨大的潜力，”罗格斯大学新不伦瑞克大学化学与化学生物学系着名教授李静说。“它比海绵有更多的空间，它可以捕获很多东西。”

Li是关于核燃料后处理分子陷阱研究的通讯作者，发表在Nature Communications上。第一作者是李白燕，他是李氏集团的前博士后助理，其他罗格斯的合着者包括博士生王浩和本杰明J. Deibert。

根据美国核管理委员会的说法，再处理意味着将废核反应堆燃料分离成可再循环用于新核燃料或作为废物丢弃的材料。美国目前没有商业后处理设施，但商业设施在其他国家运营。

当废燃料被再加工时，必须捕获和隔离造成癌症和环境风险的放射性分子碘和有机碘化物气体。罗格斯大学的研究表明，长寿命的气体难以捕获并可能泄漏到环境中。

固体吸附剂如注入银的二氧化硅，氧化铝和沸石可以捕获碘化物，但它们的低吸收能力和糟糕的可回收性使它们效率低下且成本高昂，据在艺术与科学学院工作的李说。

因此，罗格斯和其他研究人员开发出一种由高度多孔的金属 - 有机骨架构成的“分子陷阱”。其性能超过了核工业规则所规定的标准，后者要求废物后处理厂从废核燃料棒中除去99.9%以上的放射性碘化物。

它在吸附或结合放射性有机碘化物方面也远远优于所有当前的工业材料。例如，它在302华氏度下吸附甲基碘的能力超过基准工业产品的能力超过340%。

罗格斯分子阱的另一个好处是可以从金属 - 有机骨架中除去捕获的甲基碘，使其能够回收和再利用。对于目前的工业产品来说，这是不可能的，必须将吸附剂与捕获的放射性碘化物隔离开来。

金属有机骨架也比现有产品便宜，因为它不使用银或其他贵金属，而且非常坚固，能够处理恶劣的再加工条件，如高温，高酸度和高湿度，Li说。

“我们有一个非常好的开始，我们希望做出改进，”李说。“最终，我们希望它可以商业化。”