Nükleer santraller tüm dünyada giderek artıyor ve güç üretirken biraz da olsa sera gazı emisyonuna neden oluyor. Santrallerin artmasıyla beraber, soğutma için gerekli olan su miktarı da artıyor. Dünyada giderek artan bir su problemi olduğu düşünülürse, nükleer tesislerin harcadığı su hiç de az değil. Ayrıca, bu su radyoaktif izotoplarla kirlendiğinden, atık suyun uzun sürede bertaraf edilmesi gerekiyor.
İşte Massachussets Teknoloji Enstitüsü’nden bilim insanlarının geliştirdiği metot sayesinde, kirlenen bu sudaki kirleticiler yoğunlaştırılarak özel bir teknolojiyle arıtılıyor. Böylece geri kazanılan atık su, nükleer tesisin soğutulmasında kullanılabiliyor. Kimya Mühendisliği’nde Prof. Martin Bazant ve yüksek lisans öğrencisi Muhammet Alkhadra ve diğer 3 kişiyle geliştirdiği sistem, Environmental Science and Technology dergisinde açıklandı.
Şok elektrodiyaliz adı verilen prosesle, suda elektrik alanı yaratılarak , deiyonizasyon şok dalgası oluşturuluyor. Şok dalgası ile elektrik yüklü parçacıklar veya iyonlar, yüklenmiş gözenekli bir materyalle doldurulmuş tüpün içine itiliyor. Böylece kirleticiler bir alanda yoğunlaştırılarak, sudan ayrılmış oluyor. Araştırma grubu suda iki kirletici radyoizotop olduğunu buldu. Kobalt ve sezyum izotopları seçici bir şekilde sudan ayrılabiliyor. Ayrıca bu suda borik asit ve lityum da bulunuyor. Su, kobalt ve sezyum izotopu kirleticilerden temizlendikten sonra, reaktör için yeniden kullanılabiliyor.
Daha Ucuz ve Ölçeklenebilir Teknoloji
Başlarda Bazant ve çalışanları tarafından geliştirilen metot, sudan tuzu ayırmak için yapılmıştı. İlk ölçeklenebilir şok elektrodiyaliz prototipi 4 yıl önce sunuldu. İşte araştırma ekibi nükleer santrallerin ekonomik ve çevreye etkilerini azaltmaya yönelik, daha spesifik bir uygulama için geliştirildi. Ayrıca, devam eden araştırmada içme suyundan kurşun gibi ağır metalleri uzaklaştırmaya yönelik bir sistem de geliştiriliyor.
Bu yeni sistem ucuz ve çok daha büyük şekilde ölçeklenebilir olmasının yanında, prensipte geniş karteladaki kirleticilerle de başa çıkabilir. “Tek başına bu cihaz geniş çaplı ayrıştırmalar için özelleştirilebilir,” diyor Bazant.
Ayrıca daha önceki desalinasyon(tuz uzaklaştırma) araştırmalarında , suyun elektriksel iletkenliği ölçülerek ne kadar tuz kaldığı belirleniyordu. Ekip yıllar süren çalışmalar sonunda, sudaki radyoaktif atık ve temiz su miktarını ölçmek için yeni metotlar geliştirdi. Araştırmacılar bu sayede hassas ölçümler yapabiliyor.
Deniz suyundan tuzu ayırmak için geliştirdikleri metot, diğer sistemlere göre yoğun enerji tüketiyor. Fakat nükleer tesis soğutma suyu için kullandıkları seçici metot çok daha az enerji tüketiyor. Ayrıca normalde atık suyu arıtma prosesi oldukça pahalıya patlıyor. Yeni metot ise çok daha ekonomik olduğundan oldukça mantıklı hale geliyor. Tek bir nükleer tesisi soğutmak için yılda yaklaşık 10 milyon m3 su harcanıyor. Bu da tesis suyunu arıtmanın önemini ortaya koyuyor.
Ekip sistemleri test etmek için aynı zamanda sponsorları olan , Mitsubishi Heavy Industries’in nükleer atık suyunu simüle etti. Ekip 3 aşamalı bir ayrım prosesi sonrasında sudaki kobalt radyoaktif çekirdeklerin % 99,5’ini ayrıştırdı ve suyun % 43’ünü geri kazandı. Ekip kirleticilerin % 98,3’ünü arıtabilirse, suyun 3’de 2’sini geri kazanabileceğini buldu.
Metodun tümünü ele alırsak pek potansiyel uygulamaları olabilir. Sürdürebilir ve ekonomik metot sayesinde atık tesis suyundan kobalt ve sezyum radyoaktif izotopları ayrıştırılabilir. Ayrıca sistem Fukushima felaketinde olduğunda gibi milyonlarca litre kirlenmiş suyun temizlenmesinde de kullanılabilir. Böylece kirlenen suyun okyanusa karışması engellenebilir.
Araştırmacılar şimdilik sadece küçük sistemlerde test yapsalar da, önümüzde bir kaç yıl içinde büyük sistemlerin de hayata geçirilebileceği belirtiliyor.
Kaynak : https://phys.org/news/2019-12-contaminants-nuclear-wastewater.html ,
İleri Okuma :
M Mohammad A. Alkhadra et al. Continuous Separation of Radionuclides from Contaminated Water by Shock Electrodialysis, Environmental Science & Technology (2019). DOI: 10.1021/acs.est.9b05380
Dergi:Environmental Science and Technology , Environmental Science & Technology
