هوای پاک تر با سوخت هسته ای برای خودروها

منبع انرژی ای که می تواند به کاهش آلودگی هوا کمک کند

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

تحقیقات دانشمندان از فرم تازه کشف شده‌ای از اورانیوم حکایت دارد که می‌تواند نیروگاه‌های برق هسته‌ای را تا حد جای گرفتن در خودروی شما و نهایتا توانبخشی به آن کوچک‌سازی کند. به این ترتیب با معرفی نوع جدیدی از ملکول 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 ملکول جدیدی از فرم شناخته شده نیترید اورانیوم را ارائه کنند که از سال‌ها قبل هدف مطالعه و جستجوی محققان بوده است، اما ماجرا به کشف این فرم جدید اورانیوم خلاصه نمی‌شود و این ملکول جدید علاوه بر مطرح کردن گزینه سوخت هسته‌ای ارزان‌تر و ایمن‌تر، می‌تواند از سوخت‌های فسیلی انرژی بیشتری استخراج کند و در نتیجه خودروها را به لحاظ کارآمدی سوخت در جایگاه ایده‌آل‌تری قرار دهد و البته جدا از کاربرد سوختی و توانبخشی به وسایل نقلیه می‌تواند به ارائه داروهای کارآمد ارزان‌تر نیز بینجامد.

این کشف جدید در حالی نوید دستاوردهای قابل ملاحظه‌ای از انرژی هسته‌ای پاک در آینده را می‌دهد که به گفته سرپرست گروه تحقیقاتی که شرح کشفیات آنها طی مقاله‌ای در شماره تازه ژورنال تخصصی شیمی طبیعت آمده است، نیتریدهای آکتینیدی (خانواده‌ای از ترکیبات رادیواکتیوی) نامزد اصلی سوخت‌های هسته‌ای آینده محسوب می‌شوند، ضمن این که چنین ترکیباتی قادرند پیوندهای کربن ـ هیدروژن را که بسیار محکم هستند نیز بشکنند. در واقع ترکیب نام‌آشنای حوزه انرژی هسته‌ای یعنی نیترید اورانیوم باعث شکافتن و جدا کردن اتم‌های هیدروژن از یک اتم کربن می‌شود که در نوع خود ماموریت سهل و ساده‌ای نیست.

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

به بیان دیگر، چنانچه این دو اتم بتوانند شکافته و از هم جدا شوند بدون آن که تمامی انرژی‌شان از دست رود، در آن صورت بنزین می‌تواند به نحو بسیار کارآمدتری نه‌تنها برای سوخت یک خودرو، بلکه برای بهبود بخشیدن به انواع کاملی از فرآورده‌های نفتی از پلاستیک‌ها گرفته تا داروها نیز مورد استفاده واقع شود.

در این میان البته مشکلی پیش روی دانشمندان قرار دارد و از بد حادثه این ملکول جدید زمانی که اتم‌های هیدروژن را از یک اتم کربن می‌شکافد، از میان می‌رود. در واقع برای این که نیترید اورانیوم به لحاظ تجاری واجد قابلیت ماندگاری و بقا شود، مجبور است اتم‌های هیدروژن را یکی 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 یک سازمان‌دهنده یا همان کاتالیزور خواهند بود و این همان مقصودی است که به اعتقاد محققان باید عملی و میسر شود، اما در حال حاضر عملی نیست.

اما ظاهرا یافتن راه‌حلی برای این مشکل بزرگ را باید در جایی غیر از آزمایشگاه‌ها و حوزه عناصر و ترکیبات شیمیایی جستجو کرد. قضیه از این قرار است که هرچند دانشمندان ممکن است یک پیوندشکن ملکولی ارزان، مطمئن و قابل استفاده مجدد را در مشت خود نداشته باشند، ولی انگار طبیعت از قبل این کار را کرده است. سیتوکروم P۴۵۰ که عملا در هر ارگانیسمی روی زمین یافت می‌شود همان برگ طلایی مورد نظر دانشمندان است. این ماده آنزیمی است که ردپای آن را در شمار انبوهی از ترادیسی یا دگرگونی‌های شیمیایی از ایجاد کردن انرژی در میتوکندری‌ها گرفته تا متابولیسم داروها می‌توان سراغ گرفت.

دانشمندان معتقدند نتایج تحقیقات‌شان از این واقعیت حکایت دارد که نیترید اورانیوم همانند سیتوکروم P۴۵۰ می‌تواند پیوندهای کربن ـ هیدروژن را بشکند. در واقع دانشمندان با مطالعه دقیق شیوه‌ای که نیترید اورانیوم پیوندهای کربن ـ هیدروژن را می‌شکند، می‌توانند درخصوص روشی که سیتو‌کروم P۴۵۰ همین مأموریت را در طبیعت به انجام می‌رساند به اطلاعات بیشتر و باارزش‌تری دست پیدا کنند، چراکه این فرآیند به رغم اهمیت زیست‌شناختی و همچنین اهمیت اقتصادی بالقوه‌ای که دارد، تاکنون آن طور که باید و شاید مورد شناخت و مطالعه درست قرار نگرفته است.

ابعاد مختلف این کشف جدید و اهمیت خود موضوع، فرم جدید ملکولی اورانیوم توجه محققان زیادی را به خود جلب کرده است و هر یک جنبه خاصی از آن را مورد بحث و اظهارنظر قرار داده‌اند. در این میان هر چند به اعتقاد برخی دانشمندان، جالب‌توجه‌ترین جنبه این ملکول جدید را می‌توان شیمی آن دانست، ولی آنچه بیش از همه کانون توجه سایر محققان قرار گرفته و بر آن اتفاق نظر دارند این واقعیت کتمان‌ناپذیر است که ملکول جدید اورانیوم حرف‌های زیادی برای گفتن دارد، اما عامل محرک و انگیزه واقعی برای ایجاد این ملکول جدید را همان کاربرد پیشنهاد شده‌اش به عنوان یک سوخت هسته‌ای نوین می‌توان قلمداد کرد.

محققان معتقدند نیترید اورانیوم می‌تواند به جایی ختم شود که تصورش هم خالی از هیجان نیست. این مقصد مهم و ارزشمند نیروگاه‌های برق هسته‌ای کوچک، ارزان‌تر و حتی قابل حمل خواهد بود. در این میان مراکز بزرگی همچون ناسا و HPG و دیگر سازمان‌ها و مراکز تحقیقاتی که سهم قابل ملاحظه‌ای در پژوهش‌ها و دستاوردهای نسل آینده برق و قدرت را به خود اختصاص داده‌اند، همگی ‌ دنبال به‌کار‌گرفتن نیترید اورانیوم به عنوان یک سوخت هسته‌ای نسل آینده در رآکتورهایشان هستند.

البته به رغم ارتباط اورانیوم با موضوع تشعشعات مرگبار، این ملکول جدید حاوی اورانیوم تهی شده است که در نوع خود و از نقطه نظر رادیولوژیکی نسبتا بی‌ضرر نشان می‌دهد. ضمن این که فرصت‌های زیادی را در حوزه کاربردهای صنعتی و کاتالیزورها مطرح می‌‌کند. از طرفی محققان با امیدواری معتقدند فرصت‌های قابل ملاحظه‌ای که این ماده رادیو اکتیو جدید پیش می‌کشد، به حوزه کاربردهای صنعتی و شیمی مواد ختم نمی‌شود. در واقع داشتن قابلیتی که قادر به تخریب سریع، قابل اطمینان و کارآمد پیوندهای کربن ـ هیدروژن باشد می‌تواند باعث ارزان‌تر تمام شدن فرآیند تولید داروها و سایر مواد و ترکیبات شییمیایی مهم صنعتی شود و اهمیت آن زمانی بیشتر جلوه می‌کند که می‌بینیم بسیاری از این ترکیبات نفت محور هستند. به اعتقاد کارشناسان، نمی‌توان از کنار این واقعیت براحتی گذشت که 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 کل مترادف صرف مقادیر قابل توجه انرژی است.

با این اوصاف دانشمندان معتقدند اگر این ملکول جدید بتواند همین فرآیند پیوسته فرآوری و پالایش نفت را در درجه حرارت معمولی، فشار معمولی و طی یک مرحله واحد به انجام برساند، به معنای آن است که این ملکول کوچک، زمان و سرمایه را برای ما پس‌انداز و صرفه‌جویی کرده است.

مهریار میرنیا / جام جم

منابع: Discovery / Nature Chemistr/ScienceDaily