Füzyon için temiz bir adım daha: Cıvasız izotop ayrıştırma 

Lityum-6, nükleer füzyon yakıtı üretimi için hayati öneme sahip. Ancak doğada çok daha yaygın bulunan lityum-7 izotopundan ayrıştırılması genellikle son derece toksik olan sıvı cıva kullanılmasıyla mümkün.

ETH Zürich ve Texas A&M Üniversitesinden araştırmacılar, 20 Mart’ta Chem dergisinde yayınladıkları makalede, geleneksel yöntem kadar etkili ancak cıva içermeyen yeni bir yöntem geliştirdiklerini duyurdu. Bilim insanları, bu yeni yöntem sayesinde, nükleer enerjiye yönelik büyük bir engeli aşma yolunda olduklarını vurguladı. 

Cıvaya alternatif arayışı 

Lityum-6’nın ayrıştırılmasında geleneksel olarak kullanılan COLEX yöntemi, sıvı cıva içerdiği için çevresel kaygılar nedeniyle 1963 yılında ABD’de yasaklandı. O tarihten bu yana, ABD’deki araştırmalar için gerekli olan lityum-6, Tennessee’deki Oak Ridge Ulusal Laboratuvarı’nda tutulan giderek azalan stoklardan sağlanıyordu. 

Bu nedenle, lityum-6’nın güvenli bir şekilde ayrıştırılması, nükleer füzyonu sürdürülebilir bir enerji kaynağı haline getirmek için kilit bir unsur olarak görülüyor. Yeni yöntem, zeta-vanadyum oksit (ζ-V₂O₅) adlı bir bileşik kullanarak lityum-6’yı daha yaygın olan lityum-7’den ayırıyor.

Bu keşif, aslında petrol ve doğalgaz sondajlarından çıkan suyu temizlemek için geliştirilen bir membranın beklenmedik şekilde lityumu seçici olarak tuttuğunun fark edilmesiyle ortaya çıktı. Araştırmacılar, bu membranın lityum-6’ya da özel bir seçicilik gösterip göstermediğini test etti ve elektrokimyasal bir yöntemle bu izotopu başarıyla ayrıştırabildiklerini gördü.

Deneylerde, zeta-vanadyum oksit katodu içeren bir hücreye lityum içeren bir çözelti pompalanarak voltaj uygulandı. Lityum iyonları, negatif yüklü bu yapı tarafından çekilirken, lityum-6 iyonları tünel şeklindeki yapılara daha sıkı bağlanarak lityum-7’den ayrıştı. İşlem sırasında bileşiğin rengi değiştiği için ayrıştırma süreci görsel olarak da takip edilebildi.

Yeni yöntemle, tek bir döngüde lityum-6 oranı yüzde 5,7 artırılabiliyor. Füzyon reaktörlerinde kullanılabilir seviye olan yüzde 30 saflığa ulaşmak için yaklaşık 25 döngü, yüzde 90 saflık için ise 45 döngü gerekiyor. 

Bu yeni yöntem, COLEX yöntemi kadar etkili ancak çevreye zarar vermeyen bir alternatif sunuyor.

Şimdi araştırmacılar, bu süreci endüstriyel ölçekte uygulanabilir hale getirmek için çalışmalarını sürdürüyor.

Kaynak: Chem