Nuevo material atrapa gases radiactivos para su reutilización comercial

Fuente: https://www.energy.gov/

Pacific Northwest National Lab (PNNL) desarrolló un material resistente a la radiación que captura de manera eficiente los gases radiactivos que se liberan durante el reciclaje del combustible nuclear gastado.

El nuevo material simplifica enormemente el proceso de reciclaje, reduce el volumen de desechos nucleares que deben almacenarse y agrega más incentivos económicos.

Los gases atrapados se pueden reutilizar para una variedad de productos que van desde dispositivos médicos hasta iluminación comercial.

CAPTURAR SIN ENFRIAR

Los métodos actuales utilizan la destilación criogénica, un proceso costoso que requiere grandes equipos, temperaturas frías e ingeniería compleja para separar y secuestrar los gases radiactivos durante el reciclaje del combustible nuclear gastado.. PNNL simplificó por completo este proceso mediante el desarrollo de un material de estructura orgánico metálico (MOF) resistente a la radiación que apunta y atrapa específicamente los gases de xenón y criptón a temperatura ambiente.

Los MOF son combinaciones específicas de metales y materiales orgánicos que se pueden utilizar para capturar ciertos gases en sus estructuras esponjosas en función de su tamaño molecular. El nuevo material, llamado SIFSIX-3-Cu, utiliza un cristal que contiene cobre que es estable en ambientes radiactivos. El MOF es una versión personalizada de un material desarrollado por una colaboración internacional en 2016. El material original esencialmente elimina la necesidad de criogénicos y se espera que reduzca a la mitad los costos del gas de separación al reducir drásticamente el tamaño y la complejidad del proceso de separación.  

El nuevo material resistente a la radiación, que se destacó en un estudio reciente por PNNL, el Instituto de Tecnología de Massachusetts, el Laboratorio Nacional de Tecnología de Energía, la Universidad de Pittsburgh y la Universidad del Sur de Florida, se puede utilizar en un nuevo proceso simplificado de dos pasos que primero captura el gas xenón antes de recoger las moléculas de criptón más pequeñas que atraviesan .

“La separación del xenón no radiactivo proporciona un incentivo económico al separar aún más el criptón radiactivo en forma pura, se reduce el volumen de desechos nucleares”, dice Praveen K. Thallapally, científico de materiales de PNNL.

BENEFICIOS DE LA INDUSTRIA

Los gases capturados recuperados del combustible nuclear gastado tienen una serie de beneficios económicos que abarcan una variedad de industrias. El xenón se utiliza en medicina como anestesia, en aplicaciones espaciales como propulsor en motores de propulsión e iluminación desde automóviles hasta faros de camping. La captura de criptón también podría beneficiar potencialmente a la industria nuclear al reducir la cantidad de almacenamiento de combustible nuclear gastado.

Si bien la tecnología se muestra prometedora, los investigadores están examinando la estabilidad del nuevo material bajo niveles más altos de dosis de radiación. El despliegue exitoso de esta técnica podría mejorar significativamente el ciclo del combustible nuclear.

La iniciativa Gateway for Accelerated Innovation in Nuclear (GAIN) del DOE entre PNNL y Flibe Energy está respaldando más pruebas para establecer la viabilidad de diseñar un enfoque mejorado para la gestión de gases nobles.