يمكن أن يصبح وقود الاندماج النووي أكثر خضرة مع طريقة جديدة لتزويد الليثيوم

قد تكون الطاقة غير المحدودة من الانصهار النووي خطوة أكثر بعد الاكتشاف العرضي لعملية جديدة لتزويد النظير الليثيوم -6 ، وهو أمر حيوي لتوفير الوقود لمفاعل الاندماج المستدام.

تتضمن عملية الانصهار الأقل تحديًا الجمع بين نظيرتين من الهيدروجين والدوتيريوم والتريتيوم ، لإعطاء الهيليوم ، النيوترون والكثير من الطاقة. التريتيوم ، نظير نادر ، مشع للهيدروجين ، صعب ومكلف للمصدر. تسعى مفاعلات “مربي” إلى تصنيع التريتيوم عن طريق قصف الليثيوم مع النيوترونات.

توجد ذرات الليثيوم باعتبارها نظائر مستقرة: يشكل الليثيوم 7 92.5 في المائة من العنصر في الطبيعة والباقي ليثيوم 6. يتفاعل النظير النادر بشكل أكبر مع النيوترونات لإنتاج التريتيوم في تفاعل الانصهار.

ومع ذلك ، من الصعب للغاية فصل نظائر الليثيوم. حتى الآن ، تم تحقيق ذلك فقط على نطاق واسع باستخدام عملية عالية السمية تعتمد على الزئبق. نظرًا للتأثير البيئي ، لم يتم توظيف هذه العملية في الدول الغربية منذ الستينيات ، ويضطر الباحثون إلى الاعتماد على تخزين Lithium-6 المنتجة قبل الحظر.

اكتشف Sarbajit Banerjee في Eth Zurich في سويسرا وزملاؤه الآن طريقة بديلة بشكل مصدفي ، بينما كانوا يبحثون عن طرق لتنظيف المياه الملوثة بحفر النفط.

لاحظ الباحثون أن أغشية الأسمنت التي استخدموها ، والتي تحتوي على مركب من صنع المعمل يسمى أكسيد زيتا الفاناديوم ، جمعت كميات كبيرة من الليثيوم ويبدو أنها تعزل الليثيوم 6 بشكل غير متناسب.

يقول بانيرجي إن زيتا فاناديوم يحتوي على أنفاق محاطة بذرات الأكسجين. “أيونات الليثيوم تتحرك عبر هذه الأنفاق ، والتي تصادف أنها مجرد الحجم الصحيح [to bind lithium-6]يقول: “لقد وجدنا أن أيونات الليثيوم 6 مرتبطة بقوة أكبر ويتم الاحتفاظ بها داخل الأنفاق.”

لا يفهم الباحثون تمامًا سبب الاحتفاظ بالليثيوم 6 بشكل تفضيلي ، ولكن بناءً على المحاكاة ، يعتقدون أن الأمر يتعلق بالتفاعلات بين الأيونات والذرات على حواف الأنفاق ، كما يقول بانيرجي.

يقول إنهم عزلوا أقل فقط من غرام من الليثيوم 6 حتى الآن ، لكنهم يأملون في زيادة العملية حتى يتمكن من إنتاج عشرات الكيلوغرامات من النظير. من المتوقع أن يحتاج مفاعل الانصهار التجاري إلى أطنان من العنصر كل يوم.

يقول بانيرجي: “ومع ذلك ، فإن هذه التحديات شاحبة بالمقارنة مع التحديات الأكبر مع مفاعلات البلازما وإشعال الليزر للانصهار”.