सामग्री परमाणु अपशिष्ट जल से ट्रिटियम को रिकॉर्ड गति से फ़िल्टर करती है

2023 में, जापान ने एक दशकों पुरानी और विवादास्पद प्रक्रिया शुरू की – इसने बर्बाद हो चुके फुकुशिमा परमाणु ऊर्जा संयंत्र से उपचारित अपशिष्ट जल को प्रशांत महासागर में छोड़ना शुरू कर दिया। फिर भी अधिकांश भारी रेडियोधर्मी तत्वों को हटाने के लिए पानी को फ़िल्टर किया गया था एक विशेष संदूषक रह गया: ट्रिटियम.

ट्रिटियम हाइड्रोजन का एक रेडियोधर्मी आइसोटोप है। जब यह ऑक्सीजन के साथ बंधता है, तो यह ट्रिटिएटेड पानी या एचटीओ बनाता है। चूँकि ट्रिटिएटेड पानी रासायनिक रूप से लगभग नियमित पानी के समान होता है, इसलिए दोनों को अलग करना बेहद मुश्किल है। कई दशकों से, वैश्विक परमाणु उद्योग के अधिकारियों ने ट्रिटिएटेड पानी को पतला करने का विकल्प चुना है, यानी इसे बड़ी मात्रा में नियमित पानी में मिलाना।

पूर्ण रूप से, उपचारित अपशिष्ट जल पूरी मात्रा में छोड़े जाने के बाद भी प्रशांत महासागर की मात्रा का केवल 0.000000000189% बनेगा। हालाँकि, त्रिशंकु जल का प्रभाव दक्षिण कोरिया और चीन से लगे जल क्षेत्र में अधिक स्पष्ट होने की उम्मीद है। एमवी रमन्ना ने भी किया था बताया द हिंदू 2023 में ट्रिटियम “जीवित प्राणियों के शरीर द्वारा आसानी से अवशोषित” और “रक्त के माध्यम से तेजी से वितरित” होता है।

में एक नया अध्ययन प्रकाशित हुआ पर्यावरण विज्ञान एवं प्रौद्योगिकी अंततः ट्रिटिएटेड पानी को कुशलतापूर्वक साफ करने का एक तरीका पेश कर सकता है। पूरे चीन की शोध टीम ने धातु-कार्बनिक ढांचे का उपयोग करके इसे हासिल किया, जिस पर काम किया गया पिछले साल रसायन विज्ञान के लिए नोबेल पुरस्कार जीता.

ट्रिटिएटेड पानी से ट्रिटियम निकालने का वर्तमान सबसे व्यावहारिक तरीका जल आसवन है, यानी पानी को उबालना और घटकों को उनके थोड़े अलग क्वथनांक के आधार पर अलग करना। लेकिन अंतर इतना कम है कि ऑपरेटरों को सैकड़ों मीटर ऊंचे आसवन टावर की आवश्यकता होती है, जो महंगा है, बड़ी मात्रा में ऊर्जा का उपयोग करता है, और फुकुशिमा में संग्रहीत लाखों टन पानी के लिए अव्यावहारिक है।

वर्तमान आसवन टावर पैकिंग नामक सिस्टम का उपयोग करते हैं – टावर के अंदर सामग्री जो सतह प्रदान करती है जहां भाप और तरल बातचीत कर सकते हैं। अब तक, ये पैकिंग निष्क्रिय थीं: वे बस वहीं बैठ गईं और गुरुत्वाकर्षण को काम करने दिया। नए अध्ययन में शोधकर्ताओं ने पैकिंग सामग्री को ‘सक्रिय’ बनाया।

उन्होंने NH2-MIL-101(Cr) नामक धातु-कार्बनिक ढांचे के साथ एक स्टेनलेस-स्टील जाल को लेपित किया। एक धातु-कार्बनिक ढाँचा एक सूक्ष्म स्पंज की तरह होता है। इसका सतह क्षेत्र बहुत अधिक है: अध्ययन में पाया गया कि NH2-MIL-101(Cr) जोड़ने से पैकिंग का उपलब्ध क्षेत्र 32 गुना बढ़ गया। दूसरा, फ्रेमवर्क के अंदर क्रोमियम-ऑक्सीजन समूहों ने तरल से ट्रिटियम परमाणुओं को ‘पकड़ लिया’ और उन्हें नियमित हाइड्रोजन परमाणुओं के साथ बदल दिया, नाइट्रोजन और हाइड्रोजन संलग्नक भी इस अदला-बदली को सुविधाजनक बनाते हैं।

परिणाम चौंका देने वाले थे. प्रयोगशाला परीक्षणों में, टीम ने पाया कि संशोधित पैकिंग ने प्रति मीटर 42.5 सैद्धांतिक प्लेटों की पृथक्करण दक्षता हासिल की – जो कि केमिकल इंजीनियरिंग की दुनिया में एक रिकॉर्ड-सेटिंग आंकड़ा है। 10 मीटर की औद्योगिक ऊंचाई पर, नई सामग्री वर्तमान सर्वोत्तम-रिपोर्ट वाली सामग्री की तुलना में 134 गुना अधिक प्रभावी होगी।

यह आज उद्योग में मानक वाणिज्यिक पैकिंग की तुलना में दस लाख गुना अधिक प्रभावी है।

शोधकर्ताओं ने पेपर में लिखा है, “यह रणनीति ट्रिटिएटेड पानी के विनाश में सुधार और प्राकृतिक जल निकायों में ट्रिटियम रिलीज को कम करने के लिए एक नया दृष्टिकोण प्रदान करती है।” “अधिक व्यापक रूप से, परिणाम चुनौतीपूर्ण आइसोटोप-प्रदूषक पृथक्करणों को संबोधित करने और परमाणु ऊर्जा प्रणालियों के सुरक्षित और अधिक टिकाऊ प्रबंधन में योगदान करने के लिए प्रोग्राम योग्य छिद्रपूर्ण सामग्रियों की क्षमता को उजागर करते हैं।”