Uranium mula sa Tubig-Dagat Isang Hakbang Paunlarin Patungo sa Pagiging Isang Praktikal na Pinagmumulan ng Enerhiya

While the history behind nuclear enerhiya utilizing fuel sources like Uranium may be marred with concerning events, the narrative behind this potentially climate-friendly power source is rapidly changing.  Modern reactors are safer than ever, and with the increased condemnation of fossil fuels, now is a pivotal time for a push forward with nuclear solutions.

“Ang nuclear na enerhiya ay isang low-carbon na pinagmumulan ng enerhiya upang palitan ang mga fossil fuel at nagbibigay ng mahalagang garantiya para sa berde na pag-unlad ng ekonomiya at kapaligiran.”

With that in mind, researchers have recently developed a new solution that will potentially allow for Uranium to be harvested from seawater in a napapanatiling fashion.

Ang Pagsulong

The solution, which involves the extraction of uranium ions through an electrochemical reaction, was detailed in a paper titled ‘Self-Standing Porous Aromatic Framework Electrodes for Efficient Electrochemical Uranium Extraction‘.  Na-publish in ACS Central Science, this paper saw researchers identify and set out to solve the following problem.

With uranium reserves in seawater “…tinatayang 4.5 bilyong tonelada, halos 1000 beses na mas malaki kaysa sa mga terrestrial na reserba ng uranium”, what can be done to access this vast source of latent energy?

Although we won’t dive into the more technical details of the process outlined in its paper, the solution at which the team arrived saw the creation of a form of treated carbon fiber fabric with enough surface area to capture uranium ions that can then be harvested through an electrochemical reaction.

Overall, the team believes its work has “…provided an effective strategy for the uranium extraction from seawater through the electrochemical process.”

Pag-unawa sa Uranium

Ang Kadena ng Pagkasira ng Uranium

Ang paglabas ng enerhiya ng uranium ay nauugnay sa kanyang atomic na estruktura. Ang mga atom ng uranium ay may malalaking, hindi matatag na nucleus. Kapag tumama ang isang neutron sa atom ng uranium, maaari nitong pasimulan ang paghahati o fission ng atom. Ang fission na ito ay naghahati sa atom ng uranium sa dalawang mas maliliit na atom at naglalabas ng karagdagang mga neutron pati na rin ng malaking halaga ng enerhiya.

Pinagmulan: https://pubs.usgs.gov/of/2004/1050/uranium.htm

Sa mga nuclear reactor, kontrolado ang prosesong ito. Ang mga nailabas na neutron ay maaaring tumama sa iba pang mga atom ng uranium, na lumilikha ng isang kadena ng reaksyon. Ang init na nabuo mula sa reaksyong ito ay ginagamit upang painitin ang tubig, lumikha ng singaw na pagkatapos ay ginagamit upang paandarin ang mga turbina na naggagawa ng kuryente.

Ang kontroladong paggamit ng proseso ng fission ng uranium ay ang batayan ng paglikha ng nuclear na enerhiya, na kinukuha ang malaking enerhiya na inilalabas sa panahon ng kadena ng pagkasira.

Isang Kinabukasang Walang Uranium

Bagaman ang nuclear fission ay kasalukuyang isa sa mga pangunahing opsyon para sa napapanatiling, malinis na enerhiya, hindi ito walang kahinaan.  Tulad ng nabanggit, kapag ang mga pinagkukunan ng gasolina tulad ng Uranium ay nagkakabawas, nagreresulta ito sa mga radioactive isotope na kilala bilang ‘fission products’.  Ang mga byproduct na ito ay kailangang maingat na i-kontina, minsan sa napakatagal na panahon, hanggang sa hindi na ito mapanganib.  Sa loob ng mga dekada, kinikilala ito ng mga siyentipiko at nagsikap na bumuo ng isang mas mahusay na proseso na tinatawag na nuclear fusion.

Habang ang nuclear fission ay kumukuha ng enerhiya mula sa pagkasira ng mabibigat na elemento tulad ng Uranium, ang nuclear fusion ay kumukuha ng enerhiya mula sa pagsasanib ng mas magagaan na atomic nuclei (karaniwang deuterium + tritium = helium + isang neutron).  Nakakatuwang ito ay pareho sa prosesong nagpapagana sa mga bituin tulad ng Araw.  Maraming dahilan kung bakit itinuturing na mas superior ang fusion kaysa fission.  Kabilang dito ang,

Mas Mataas na Output ng Enerhiya: Ang fusion ay naglalabas ng mas malaking enerhiya kaysa fission.  Ang pagsasanib ng mga atom ay naglalabas ng halos apat na milyong beses na mas maraming enerhiya kaysa sa pagsunog ng karbon, langis, o gas at halos apat na beses na mas marami kaysa sa mga reaksyon ng nuclear fission.

Masaganang Pinagmumulan ng Panggatong: Ang pangunahing mga panggatong para sa fusion, deuterium at tritium, ay mas marami kaysa sa mga fissile material tulad ng uranium. Ang deuterium ay maaaring makuha mula sa tubig, habang ang tritium ay maaaring gawin mula sa lithium sa mismong proseso ng fusion, na may mga reserba sa lupa at dagat na sapat para sa higit sa isang libong taon.

Mas Mababang Epekto sa Kapaligiran: Ang fusion ay hindi naglalabas ng mapanganib na greenhouse gases tulad ng CO₂. Ang pangunahing by-product nito ay helium, isang inert at hindi nakakalason na gas.  Hindi tulad ng mga fission reactor, ang mga fusion reactor ay hindi gumagawa ng mataas na aktibidad, pangmatagalang nuclear waste. Ang mga materyales na ginamit ay maaaring i-recycle o muling gamitin sa loob ng 100 taon.

Ligtas: Ang fusion ay walang parehong panganib tulad ng mga fission reactor.  Walang panganib ng pagkatunaw (meltdown) tulad ng sa fission reactor, dahil likas na mahirap panatilihin ang mga reaksyon ng fusion; anumang kaguluhan ay maaaring magpahinto agad ng reaksyon.  Bukod pa rito, ang fusion ay hindi gumagamit ng fissile material tulad ng uranium o plutonium, na naglilimita sa panganib ng nuclear proliferation.

Bagaman marami pang hadlang na kailangang malampasan bago maging praktikal na pinagmumulan ng enerhiya ang kakayahan nating gamitin ang mga reaksyon ng nuclear fusion, ang proseso ay nakaranas ng muling pag-usbong ng interes kamakailan dahil sa iba’t ibang breakthrough ukol sa pagsisimula.  Halimbawa, sa ilang pagkakataon, nakamit ng mga mananaliksik ang net energy gain sa mga reaksyon ng fusion, kung saan mas maraming enerhiya ang nalikha kaysa sa ginamit upang pasimulan ang reaksyon.

The timeline for a demonstrable fusion power plant is estimated to be around 20 years, though some startups claim it could be achieved in a decade or less.  However, these predictions are tempered by the complexities of plasma physics and the practicalities of building a functioning fusion reactor.

Sa pangkalahatan, habang nag-aalok ang nuclear fusion ng malalaking benepisyo kumpara sa fission pagdating sa output ng enerhiya, epekto sa kapaligiran, at kaligtasan, ang pagmaster ng teknolohiyang ito para sa praktikal at tuloy-tuloy na produksyon ng enerhiya ay patuloy pa ring ginagawa, na may optimistikong timeline na hindi bababa sa dalawampung taon bago ito maging praktikal na pinagmumulan ng enerhiya.

Mga Nangungunang Kumpanya sa Nuclear Energy

*Ang mga datos na ibinigay sa ibaba ay tama noong panahon ng pagsulat at maaaring magbago.  Ang anumang potensyal na mamumuhunan ay dapat mag-verify ng mga sukatan*

1. Exelon Corporation

(EXC )

Ang Exelon Corporation, na nakabase sa Chicago, Illinois, ay ang pinakamalaking operator ng nuclear power plant sa Estados Unidos. Nagbibigay ito ng kuryente at enerhiya sa 10 milyong customer sa pamamagitan ng 23 nuclear reactor at 14 nuclear power plant. Ang kumpanya ay nag-i-diversify din sa hangin, solar, at hydroelectric na enerhiya.

2. NextEra Energy, Inc.

(LEU )

Bilang pinakamalaking utility company sa mundo, ang NextEra Energy ay may mga nuclear plant sa Florida, New Hampshire, at Wisconsin. Ang mga plantang ito ay may mahalagang papel sa pagbibigay ng maaasahan at walang emisyon na enerhiya, na nakakaiwas sa higit sa 24 milyong tonelada ng carbon dioxide emissions bawat taon.

3. BWX Technologies, Inc.

(BWXT )

Ang BWX Technologies, isang Amerikanong kumpanya, ay nag-susupply ng mga nuclear component, teknolohiya, at fuel sa mga nuclear plant sa Estados Unidos. Sinusuportahan din nito ang mga pamahalaan at pribadong entidad na nagpapatakbo ng mga nuclear facility. Kabilang sa kanilang mga serbisyo ang naval nuclear propulsion, nuclear medicine, at mga research test reactor. Ang kumpanya ay kasangkot sa pagsuporta sa pag-deploy ng maliliit na modular reactor sa Poland.

Pangwakas na Kaisipan

Ang mga kamakailang pag-unlad sa pagkuha ng uranium mula sa tubig-dagat, kasabay ng patuloy na pag-usad sa pananaliksik ng nuclear fusion, ay maaaring magpasimula ng isang makabuluhang yugto sa napapanatiling paglikha ng enerhiya. Ang proseso ng pag-ani ng uranium gamit ang electrochemical na reaksyon ay nangangako ng mas kaunting paglabag sa kapaligiran kumpara sa tradisyunal na pagmimina, na tinutugunan ang kakulangan ng uranium sa lupa at ang mga alalahanin sa kapaligiran na kaugnay ng pagkuha nito. Samantala, ang pagsisikap sa nuclear fusion, na may mas mataas na output ng enerhiya, masaganang pinagkukunan ng panggatong, minimal na epekto sa kapaligiran, at pinahusay na kaligtasan, ay kumakatawan sa isang ilaw ng pag-asa para sa isang hinaharap na pinapagana ng malinis, halos walang limitasyong enerhiya.