[Zohreh Gholami]

سوخت هسته ای در خودرو ها

از این پس و به لطف فناوری‌های نوین در عرصه دانش انرژی هسته‌ای، می‌توان ابعاد جدیدی از كاربردهای بالقوه این انرژی قدرتمند را انتظار كشید كه طی آن از تاسیسات و تجهیزات عریض و طویل متعارف و هیبت بزرگ رآكتورهای هسته‌ای برای به‌كار‌گیری‌ سوخت اتمی دیگر خبری نیست و كار به جایی می‌رسد كه استفاده از انرژی هسته‌ای را می‌توان در هیاتی متفاوت به سوی كاربردهای دم دستی و قابل حمل سوق داد.

تحقیقات دانشمندان از فرم تازه كشف شده‌ای از اورانیوم حكایت دارد كه می‌تواند نیروگاه‌های برق هسته‌ای را تا حد جای گرفتن در خودروی شما و نهایتاً توانبخشی به آن كوچك‌سازی كند. به این ترتیب با معرفی نوع جدیدی از ملكول اورانیوم می‌توان دستیابی به اهداف بسیار ارزنده‌ای همچون داروها و سوخت هسته‌ای ارزان‌تر، خردتر و البته ایمن‌تر را نوید داد. در همین رابطه دانشمندان آزمایشگاه لوس آلاموس توانسته‌اند ملكول جدیدی از فرم شناخته شده نیترید اورانیوم را ارائه كنند كه از سال‌ها قبل هدف مطالعه و جستجوی محققان بوده است، اما ماجرا به كشف این فرم جدید اورانیوم خلاصه نمی‌شود و این ملكول جدید علاوه بر مطرح كردن گزینه سوخت هسته‌ای ارزان‌تر و ایمن‌تر، می‌تواند از سوخت‌های فسیلی انرژی بیشتری استخراج كند و در نتیجه خودروها را به لحاظ كارآمدی سوخت در جایگاه ایده‌آل‌تری قرار دهد و البته جدا از كاربرد سوختی و توانبخشی به وسایل نقلیه می‌تواند به ارائه داروهای كارآمد ارزان‌تر نیز بینجامد.

این كشف جدید در حالی نوید دستاوردهای قابل ملاحظه‌ای از انرژی هسته‌ای پاك در آینده را می‌دهد كه به گفته سرپرست گروه تحقیقاتی كه شرح كشفیات آنها طی مقاله‌ای در شماره تازه ژورنال تخصصی شیمی طبیعت آمده است، نیتریدهای آكتینیدی (خانواده‌ای از تركیبات رادیواكتیوی) نامزد اصلی سوخت‌های هسته‌ای آینده محسوب می‌شوند، ضمن این كه چنین تركیباتی قادرند پیوندهای كربن ـ هیدروژن را كه بسیار محكم هستند نیز بشكنند. در واقع تركیب نام‌آشنای حوزه انرژی هسته‌ای یعنی نیترید اورانیوم باعث شكافتن و جدا كردن اتم‌های هیدروژن از یك اتم كربن می‌شود كه در نوع خود ماموریت سهل و ساده‌ای نیست.

نكته جالب قضیه این است كه فرآیند مشابهی با چنین كاركردی هر روزه در موتور خودروها اتفاق می‌افتد، ولی متاسفانه حجم قابل ملاحظه‌ای از انرژی موجود در آن همه پیوندهای كربن ـ هیدروژن به صورت گرما تلف می‌شود.

به بیان دیگر، چنانچه این دو اتم بتوانند شكافته و از هم جدا شوند بدون آن كه تمامی انرژی‌شان از دست رود، در آن صورت بنزین می‌تواند به نحو بسیار كارآمدتری نه‌تنها برای سوخت یك خودرو، بلكه برای بهبود بخشیدن به انواع كاملی از فرآورده‌های نفتی از پلاستیك‌ها گرفته تا داروها نیز مورد استفاده واقع شود.

در این میان البته مشكلی پیش روی دانشمندان قرار دارد و از بد حادثه این ملكول جدید زمانی كه اتم‌های هیدروژن را از یك اتم كربن می‌شكافد، از میان می‌رود. در واقع برای این كه نیترید اورانیوم به لحاظ تجاری واجد قابلیت ماندگاری و بقا شود، مجبور است اتم‌های هیدروژن را یكی پس از دیگری هدف هجوم خود قرار دهد و به این ترتیب خودش در حین فرآیند نابود نمی‌شود.

با این وصف، دانشمندان ناگزیر از تبدیل‌ نیترید اورانیوم به یك سازمان‌دهنده یا همان كاتالیزور خواهند بود و این همان مقصودی است كه به اعتقاد محققان باید عملی و میسر شود، اما در حال حاضر عملی نیست.

اما ظاهراً یافتن راه‌حلی برای این مشكل بزرگ را باید در جایی غیر از آزمایشگاه‌ها و حوزه عناصر و تركیبات شیمیایی جستجو كرد. قضیه از این قرار است كه هرچند دانشمندان ممكن است یك پیوندشكن مولكولی ارزان، مطمئن و قابل استفاده مجدد را در مشت خود نداشته باشند، ولی انگار طبیعت از قبل این كار را كرده است. سیتوكرومP450 كه عملا در هر ارگانیسمی روی زمین یافت می‌شود همان برگ طلایی مورد نظر دانشمندان است. این ماده آنزیمی است كه ردپای آن را در شمار انبوهی از ترادیسی یا دگرگونی‌های شیمیایی از ایجاد كردن انرژی در میتوكندری‌ها گرفته تا متابولیسم داروها می‌توان سراغ گرفت.

دانشمندان معتقدند نتایج تحقیقاتشان از این واقعیت حكایت دارد كه نیترید اورانیوم همانند سیتوكرومP450 می‌تواند پیوندهای كربن ـ هیدروژن را بشكند. در واقع دانشمندان با مطالعه دقیق شیوه‌ای كه نیترید اورانیوم پیوندهای كربن ـ هیدروژن را می‌شكند، می‌توانند درخصوص روشی كه سیتو‌كروم P450 همین مأموریت را در طبیعت به انجام می‌رساند به اطلاعات بیشتر و باارزش‌تری دست پیدا كنند، چراكه این فرآیند به رغم اهمیت زیست‌شناختی و همچنین اهمیت اقتصادی بالقوه‌ای كه دارد، تاكنون آن طور كه باید و شاید مورد شناخت و مطالعه درست قرار نگرفته است.

ابعاد مختلف این كشف جدید و اهمیت خود موضوع، فرم جدید مولكولی اورانیوم توجه محققان زیادی را به خود جلب كرده است و هر یك جنبه خاصی از آن را مورد بحث و اظهارنظر قرار داده‌اند. در این میان هر چند به اعتقاد برخی دانشمندان، جالب‌توجه‌ترین جنبه این مولكول جدید را می‌توان شیمی آن دانست، ولی آنچه بیش از همه كانون توجه سایر محققان قرار گرفته و بر آن اتفاق نظر دارند این واقعیت كتمان‌ناپذیر است كه مولكول جدید اورانیوم حرف‌های زیادی برای گفتن دارد، اما عامل محرك و انگیزه واقعی برای ایجاد این مولكول جدید را همان كاربرد پیشنهاد شده‌اش به عنوان یك سوخت هسته‌ای نوین می‌توان قلمداد كرد.

محققان معتقدند نیترید اورانیوم می‌تواند به جایی ختم شود كه تصورش هم خالی از هیجان نیست. این مقصد مهم و ارزشمند نیروگاه‌های برق هسته‌ای كوچك، ارزان‌تر و حتی قابل حمل خواهد بود. در این میان مراكز بزرگی همچون ناسا و

HPG و دیگر سازمان‌ها و مراكز تحقیقاتی كه سهم قابل ملاحظه‌ای در پژوهش‌ها و دستاوردهای نسل آینده برق و قدرت را به خود اختصاص داده‌اند، همگی ‌ دنبال به‌كار‌گرفتن نیترید اورانیوم به عنوان یك سوخت هسته‌ای نسل آینده در رآكتورهایشان هستند.

البته به رغم ارتباط اورانیوم با موضوع تشعشعات مرگبار، این مولكول جدید حاوی اورانیوم تهی شده است كه در نوع خود و از نقطه نظر رادیولوژیكی نسبتا بی‌ضرر نشان می‌دهد. ضمن این كه فرصت‌های زیادی را در حوزه كاربردهای صنعتی و كاتالیزورها مطرح می‌‌كند. از طرفی محققان با امیدواری معتقدند فرصت‌های قابل ملاحظه‌ای كه این ماده رادیو اكتیو جدید پیش می‌كشد، به حوزه كاربردهای صنعتی و شیمی مواد ختم نمی‌شود. در واقع داشتن قابلیتی كه قادر به تخریب سریع، قابل اطمینان و كارآمد پیوندهای كربن ـ هیدروژن باشد می‌تواند باعث ارزان‌تر تمام شدن فرآیند تولید داروها و سایر مواد و تركیبات شیمیایی مهم صنعتی شود و اهمیت آن زمانی بیشتر جلوه می‌كند كه می‌بینیم بسیاری از این تركیبات نفت محور هستند. به اعتقاد كارشناسان، نمی‌توان از كنار این واقعیت براحتی گذشت كه فرآیند تصفیه و پالایش هر روزه نفت برای تولید جدول بلند بالایی از مواد و فرآورده‌ها، مستلزم صرف درجه حرارت‌های بالا، فشار بالا و مراحل چندگانه و در كل مترادف صرف مقادیر قابل توجه انرژی است.

با این اوصاف دانشمندان معتقدند اگر این مولكول جدید بتواند همین فرآیند پیوسته فرآوری و پالایش نفت را در درجه حرارت معمولی، فشار معمولی و طی یك مرحله واحد به انجام برساند، به معنای آن است كه این ملكول كوچك، زمان و سرمایه را برای ما پس‌انداز و صرفه‌جویی كرده است.

جعبه متن

منبع: جام جم

[/size]