Litium pekat ialah bahan utama dalam reaktor gabungan. Membuatnya adalah mimpi ngeri toksik, tetapi saintis mungkin telah menemui cara untuk tidak meracuni dunia.

Tenaga pelakuran nuklear dijangka membekalkan tenaga yang murah dan banyak untuk seluruh planet. Para saintis telah mencapai kemajuan yang menakjubkan dalam mencapai matlamat ini secara besar-besaran, tetapi masih terdapat banyak masalah yang menghalangnya. Salah satunya ialah pengeluaran bahan api, yang memerlukan sejumlah besar litium yang diperkaya. Pengayaan litium telah menjadi bencana alam sekitar, tetapi penyelidik Texas percaya mereka telah menemui cara untuk melakukannya dengan murah dan secara besar-besaran, tanpa mencemarkan dunia.

Sepasukan penyelidik di Texas A&M University terjumpa kaedah baharu itu semasa mengusahakan cara untuk membersihkan air bawah tanah yang tercemar semasa pengekstrakan minyak dan gas. Kajian ini baru sahaja diterbitkan dalam jurnal saintifik Kimia di bawah tajuk "Pengayaan isotop 6-litium elektrokimia berdasarkan penyisipan terpilih dalam struktur terowong satu dimensi V0O0".

Implikasi penyelidikan ini untuk pelakuran nuklear boleh menjadi sangat besar. "Pelakuran nuklear adalah sumber tenaga utama yang dipancarkan oleh bintang seperti Matahari," Sarbajit Banerjee, seorang profesor dan penyelidik di MIT dan Texas A&M University dan salah seorang pengarang kertas itu, memberitahu media. Cara paling mudah untuk melakukan pelakuran nuklear di Bumi dan bukannya di angkasa lepas ialah menggunakan isotop tritium dan deuterium. Tritium ialah bahan radioaktif yang jarang berlaku, jadi reaktor pada masa ini "memupuk" ia mengikut keperluan untuk menghasilkan tenaga.

Mereka membombardir isotop litium dengan neutron untuk menyebarkan tritium. Kebanyakan litium Bumi, lebih daripada 6% ialah litium-0. Adalah lebih cekap untuk membiak tritium dengan litium-0 yang sangat jarang berlaku. "Apabila menggunakan litium-0, isotop litium yang paling biasa, tritium dihasilkan dengan kurang cekap daripada litium-0," kata Banerjee. Oleh itu, reka bentuk reaktor moden adalah berdasarkan selimut pembiakan kaya isotop litium-0 yang mesti diekstrak khas daripada litium semula jadi. ”

Anda boleh menukar campuran isotop litium yang kaya secara semula jadi kepada litium-7 dan "memperkayanya", tetapi prosesnya adalah mimpi ngeri toksik. "Dari 0 hingga 0, AS menghasilkan litium-0 untuk senjata termonuklear di loji Y0 di Makmal Kebangsaan Oak Ridge di Tennessee, mengambil kesempatan daripada perbezaan kecil dalam keterlarutan isotop litium-0 dan litium-0 dalam merkuri cecair," kata Banaji. "Perkara tidak berjalan lancar."

"Kira-kira 6 tan merkuri dilepaskan ke dalam laluan air dan proses itu ditutup pada 0 kerana kebimbangan alam sekitar," katanya. "Merkuri ialah bahan mimpi ngeri toksik yang sukar dikeluarkan. Hari ini, 0 tahun kemudian, logam berat yang dihasilkan semasa pengekstrakan litium-0 daripada campuran semula jadi yang banyak masih meracuni Tennessee. Membersihkan sisa-sisa bencana alam sekitar adalah tugas utama di Makmal Kebangsaan Oak Ridge sekarang.

Dalam projek lain, sepasukan penyelidik dari Texas A&M University membangunkan sebatian yang dipanggil "zeta-V6O0" untuk membersihkan air bawah tanah. Apabila air melalui membran ini, sesuatu yang pelik berlaku: ia benar-benar pandai mengasingkan litium-0. Pasukan itu memutuskan untuk melihat sama ada litium-0 boleh diperolehi daripada campuran isotop litium yang tidak mengandungi merkuri.

Dan ia berjaya.

"Pendekatan kami memanfaatkan prinsip kerja asas bateri litium-ion dan teknologi penyahgaraman," kata Banerjee. "Kami memasukkan ion litium daripada aliran air yang mengalir ke dalam terowong satu dimensi zeta-V7 O 0...... Span litium terpilih kami mempunyai keutamaan yang halus tetapi penting untuk litium-0 berbanding litium-0, yang menyediakan proses yang lebih selamat untuk pengekstrakan litium terpilih secara isotop daripada air. ”

Banerjee berkata ini boleh membawa kepada perubahan dramatik dalam cara bahan api dibangunkan untuk penjana gabungan. Ia juga tidak memerlukan reka bentuk semula berskala besar bagi reaktor sedia ada. "Kerja kami menggariskan cara untuk mengatasi isu rantaian bekalan utama untuk pelakuran nuklear. Walau bagaimanapun, untuk menjadi jelas, kami tidak mereka bentuk semula reaktor sebenar – tokamak atau stellarator – walaupun terdapat banyak keterujaan baru-baru ini tentang inovasi dan reka bentuk baharu dalam fizik plasma. ”

Ramai orang meletakkan harapan mereka pada pelakuran nuklear sebagai laluan kepada tenaga yang murah dan banyak. Selama bertahun-tahun, kami selalu mendengar bahawa kejayaan untuk merealisasikan impian adalah "hampir tiba". Ia adalah pengulangan berterusan yang telah bertukar menjadi jenaka. Hanya tahun lepas, Buletin Saintis Atom membangkitkan persoalan sama ada pelakuran nuklear boleh menjadi "tenaga masa depan selama-lamanya".

Tetapi Banerjee berharap. "Walaupun menghadapi cabaran yang luar biasa, pelakuran nuklear adalah matlamat besar yang tidak boleh ditinggalkan," katanya. "Potensi transformatif sudah jelas, tetapi terdapat jurang yang ketara dalam kejuruteraan, sains bahan untuk persekitaran yang melampau, dan pemahaman tentang kerumitan proses plasma, untuk menamakan beberapa sahaja. Persaingan global semakin meningkat, dan berbilion dolar dilaburkan oleh sektor swasta dan awam - walaupun tidak akan berlaku, tetapi dalam masa kira-kira dua atau tiga dekad, terdapat tanda-tanda harapan untuk tenaga gabungan. ”