Новое исследование британских ученых предполагает, что с помощью мембраны из графена можно получать тяжелую воду в больших объемах, которая применяется во многих современных ядерных реакторах.
Мембрана из графена работает в качестве ультра-тонкой очистки, отделяя атомы водорода с одного-протонными ядрами от более тяжелых атомов дейтерия, которые являются составляющими тяжелой воды. Изотоп дейтерия представляет собой атом водорода как с протоном, так и с нейтроном в ядре.
Дейтерий используется в качестве примеси в химии и биохимии. Эксплуатация АЭС также требует значительных количеств тяжёлой воды.
Новая технология с применением графена может быть расширена для получения больших количеств тяжёлой воды гораздо дешевле и эффективнее, чем существующие нынешние методы.
«Это действительно первая мембрана, которая смогла разделить субатомные частицы при комнатной температуре», говорит автор исследования доктор Марсело Лосада-Идальго из Университета Манчестера в пресс-релизе. «Теперь, когда мы показали, что это полностью масштабируемая технология, мы надеемся, что она быстро найдет свой путь в реальных приложениях».
Исследователи говорят, что мембранный фильтр может также использоваться, чтобы отфильтровать менее стабильные и опасные радиоактивные изотопы трития — токсичный побочный продукт производства электроэнергии на атомных электростанциях.
«Мы были ошеломлены когда увидели, что мембрана может быть использована для разделения субатомных частиц», говорит соавтор Ирина Григорьева, также сотрудник Университета Манчестера. «Мы надеемся, что применение этих фильтров будет возможно не только в аналитической и химической технологии отслеживания, но и в оказании помощи в чистки ядерных отходов от радиоактивного трития».
Молекулы тяжелой воды с содержанием тяжелых атомов дейтерия находятся в обычной воде, но только в малых количествах. В настоящее время отделение тяжелой воды от обычной происходит во время процесса электролиза.
Главной особенностью тяжелой воды является то, что она практически не поглощает нейтроны, поэтому используется в ядерных реакторах для замедления нейтронов и в качестве теплоносителя.