وزارة الطاقة الأمريكية تخصص مليون دولار لدراسة نواتج الانشطار في الوقود النووي المنصهر

أخبار ar.wedoany.com، في الخامس من أكتوبر، حصلت جامعة ولاية بنسلفانيا الأمريكية على منحة بقيمة مليون دولار من برنامج الجامعات في مجال الطاقة النووية التابع لوزارة الطاقة الأمريكية، لدراسة السلوك الكيميائي لثلاثة نواتج انشطارية هي الساماريوم واليوروبيوم والتيلوريوم في الوقود النووي المستهلك ضمن أنظمة الأملاح المنصهرة. ويقود المشروع الأستاذ في قسم علوم وهندسة المواد بالجامعة هو جونغ كيم، بمشاركة جامعة نيفادا في رينو ومختبر أيداهو الوطني، ويغطي البحث تغيرات حالات التكافؤ للعناصر الثلاثة في بيئة الأملاح المنصهرة، والتفاعلات مع المواد، وسلوكها في عمليات إعادة المعالجة الحرارية للوقود النووي في درجات الحرارة المرتفعة.

يركز المشروع على حالات التكافؤ المتعددة التي يشكلها الساماريوم واليوروبيوم والتيلوريوم في ظروف الأكسدة والاختزال المختلفة في الأملاح المنصهرة، وتأثير تغيرات التكافؤ على الذوبانية وسلوك التوزيع وعمليات الفصل. وتشير ملخصات مشاريع وزارة الطاقة الأمريكية إلى أن الساماريوم يتمتع بقدرة امتصاص قوية للنيوترونات، وأن اليوروبيوم قد يسبب ذوبان مواد البناء الهيكلية، في حين قد يشكل التيلوريوم مركبات بين فلزية هشة مع المعادن، وترتبط هذه السلوكيات بسلامة المواد في أنظمة دورة الوقود النووي المنصهر وفصل النواتج الانشطارية.

في المرحلة التجريبية، ستُذاب العناصر الثلاثة المستهدفة في وسط من الأملاح المنصهرة، ويُغيَّر عدد أكسدتها بتطبيق جهود كهربائية مختلفة، مع قياس الخصائص الكهروكيميائية المقابلة. وتتولى جامعة ولاية بنسلفانيا إجراء التجارب الكهروكيميائية المتعلقة بالأملاح المنصهرة، بينما تشارك جامعة نيفادا في رينو ومختبر أيداهو الوطني في بعض أعمال التوصيف والنمذجة والتجارب التكميلية. كما سيدرس المشروع التفاعلات بين هذه النواتج الانشطارية ومواد البناء الهيكلية للأنظمة النووية.

سيتضمن البحث أيضاً تجارب لالتقاط النواتج الانشطارية باستخدام البزموت السائل. وقد سبق لفريق كيم أن درس استخلاص النواتج الانشطارية من العناصر الأرضية النادرة من أنظمة الأملاح المنصهرة باستخدام المعادن السائلة، حيث يُستخدم البزموت السائل لاستخراج العناصر الأرضية النادرة من الأملاح المنصهرة. وسيواصل المشروع الحالي، بناءً على هذا المسار التقني، دراسة شروط استخلاص العناصر المستهدفة وتثبيتها.

يُعد الساماريوم أحد المحاور الرئيسية في هذا البحث. وكان فريق كيم قد خطط لدراسة الساماريوم في مشروع ممول من وزارة الطاقة الأمريكية عام 2018، إلا أن البحث لم يكتمل آنذاك بسبب عوامل منها انخفاض تركيزه في الأملاح المنصهرة واختلاف سلوكه الكهروكيميائي عن نواتج الانشطار الأخرى من العناصر الأرضية النادرة. وسيعاد في هذا المشروع إجراء دراسة الخصائص الكهروكيميائية وحالات التكافؤ للساماريوم، مع تحليل اليوروبيوم والتيلوريوم في الوقت نفسه.