Органометалните скелета абсорбират радиоактивен йод, атомна енергия 2
Порест материал, способен да абсорбирадо 125% от молекулярен йод по отношение на собственото си тегло ще позволи почистване на околната среда от радиоактивен йод.
Американски изследователи показаха, ченовият материал може да бъде полезен за улавяне на радиоактивен йод, отделен по време на преработката на ядрено гориво, и може също така да предотврати случайно изпускане на радиоактивен йод в околната среда, както се случи по-рано тази година в резултат на ядрената авария във Фукушима.
Новият материал еметалоорганична рамка (MOF), силно порест материал със значителна вътрешна повърхност, идеален за адсорбция на големи обеми газ. Тина Неноф и колеги са показали, че MOF, известен като зеолитна имидазолатна рамка-8 [zeolitic imidazolate framework-8 (ZIF-8)], може да се използва за необратимо улавяне на големи обеми йод.
Радиоактивните изотопи на йода са един от най-значимите проблеми, свързани с ядрената енергетика, тъй като поради способността на йода да сублимира, неговите радионуклиди могат да преминат в газообразно състояние и да навлязат в атмосферата. Времето на полуразпад на нуклида 129 I се характеризира с полуживот от 1,57×10 7 години, докато за 131 I полуживотът е 8 дни.
Неноф заявява, че материалите, използвани в момента за улавяне на радиоактивен йод, могат да абсорбират само малки количества йодни пари.
Nenoff демонстрира, че ZIF-8 може да абсорбира и задържа до 125% от масата си йод, което е с порядък по-високо от използваното в моментавреме за адсорбция на радиоактивни йодни зеолити.
Изборът на изследователите падна върху ZIF-8, тъй като диаметърът на порите в тази органометална рамкова структура е 3,4 Å, този размер е напълно достатъчен за дифузия на йод в координационната „гъба“.
В същото време силата на свързване на йода към ZIF-8 е толкова голяма, че е възможно да се „изцеди“ йод от гъба само чрез нагряване до 575K.
Фактът, че материалът на скелето е в състояние да свързва йод при сравнително умерено нагряване, е много важен - изследователите демонстрираха, че след адсорбция на йод ZIF-8 може да бъде включен в стъклени материали с ниска температура на синтероване, което прави възможно трайно обездвижване на йод в хомогенен твърд материал за последващо дългосрочно съхранение.
За да види дали ZIF-8 действително може да се използва на практика, Неноф се обедини с колеги от Националната лаборатория в Оук Ридж, където планират да тестват на място структура от метална рамка като адсорбент за радиоактивен йод, генериран по време на регенерацията на ядрено гориво. Изследователите също планират да проучат характеристиките на химическото свързване на йодната молекула с порите на ZIF-8 и да синтезират нови органометални рамкови структури.
Лу Ванс от Австралийския център за ядрени изследвания отбелязва, че работата на Неноф е полезно развитие - ZIF-8 има отлична адсорбционна способност за йод. Възможно е ZIF-8 да се използва за краткотрайно (няколко месеца) фиксиране на краткотраен 131 I; след разпадането на йода до нуклида 131 Xe материалът може да се използва повторно. Въпреки това, добавя австралийският изследовател, радиоактивният йод е само малък проблемвъв връзка с необходимостта от погребване и съхраняване на радиоактивни отпадъци.