University of Manchester’dan bilim insanları, gelecekte nükleer atıkların geri dönüşüm teknolojilerinin geliştirilmesinde yardımı olabilecek, uranyum nitrür bileşikleri ailesinin elektronik yapısının niceliksel modellemesini Nature Communications‘da yayımladıkları çalışmada tanımlayarak önemli bir adım attılar.

Her ne kadar dünya genelinde nükleer enerjiye olan bağımlılığın azaltılması için önemli adımlar atılıyor olsa da, hali hazırda çalışmakta olan ya da kurulma planları yapılan nükleer santrallerin varlığı da bir gerçek. Ayrıca binlerce nükleer silahın rezervlerde bulunduğunu da hatırlatalım. Bu sebeple, içerisinde yaşadığımız nükleer çağda nükleer çöplerin ayrıştırılması ve geri dönüşümü için kullanılacak gelişmiş ekstraksiyon aktif maddelerine olan ihtiyacımızın aciliyeti ve önemi her geçen gün biraz daha artıyor.

Bunun başarılabilmesi için, aktinit komplekskerinin elektronik yapılarının, bu elementlerin ekstraktantlarla olan etkileşiminin nasıl olduğunun tanımlanabilmesi için daha iyi anlaşılması gerekiyor.

Fakat bu elementlerin elektronik yapılarının moleküllerde belirlenmesi ve modellemelerinin yapılması, geçiş metalleri gibi daha düzenli olarak çalışılan elementlerden daha zor ve karmaşık. Aktinit elementlerin elektronik yapılarının geleneksel tanımlamalarının sıklıkla nitel doğaları vardır. Nükleer geri dönüşüm için incelenmesi gereken ve periyodik tablonun en alt sıralarını işgal eden elementlerin çalışılabilmesi için, nicel modellere ihtiyaç duyuluyor. Çünkü, temel kimyasal kavramlar hakkındaki anlayışımız bu elementlere geldiğimizde bulanıklaşıyor.

Araştırma takımından bilim insanlarının çoğu daha önce, uranyum nitrür ve okso komplekslerinin moleküllerinin tek bir azot atomu ile bir oksijen atomunun değişmesi dışında aynı olduğunu bildirmişlerdi. Araştırmacılar, komplekslerin simetrisinin ve uranyum iyonlarının oksidasyon fazlarının, bunları niceliksel modeller geliştirmek için ideal sistemler haline getirdiğini fark ettiler. Bu noktadaki sorun ise, nitel düzenden nicel sisteme geçmedeki yöntemin sağlıklı olabilmesi için geniş bir molekül ailesine ihtiyaç duyulmasıydı, çünkü bu moleküllerin sentezleri güvenli ve güvenilir değildi.

Araştırmacılar bu sorunun üstesinden geldiler ve uranyum nitrür komplekslerini yapmanın yeni ve güvenilir bir yolunu tanımladılar. Bu yöntem sayesinde bilim insanları geniş bir molekül ailesi hazırladılar ve 15 nitür ve okso kompleksi ailesi ile çalışmalar yürüttüler. Yapılan çalışmaları ile, bilim insanları moleküllerin en alttaki elektronik fazları hakkında oldukça önemli bilgiler elde edebildiler.

Bu çalışma kapsamında elde edilen veriler, nükleer geri dönüşüm açısından büyük bir öneme sahip. Bu verilerin değerlendirilmesi ile yapılacak yeni çalışmalar yardımıyla, yakın gelecekte nükleer geri dönüşümde önemli adımlar atılabilmesi mümkün hale geliyor.