Energia dall’atomo: ricercatori usano la luce per creare una nuova molecola di uranio

Aperta una nuova prospettiva di ricerca nell’uso dei nitriti di uranio come una promettente alternativa ai tradizionali combustibili nucleari

LOS ALAMOS, USA—Per la prima volta è stata usata l’energia luminosa per creare un raro complesso molecolare di Nitrito di Uranio (U-N), un promettente complesso chimico che potrebbe essere usato in futuro come combustibile nucleare.

Il combustibile nucleare è un elemento chiave nella produzione di energia nelle centrali atomiche, ma negli ultimi anni non erano stati grandi passi avanti nella scoperta di nuovi materiali che potessero sostituire i vecchi combustibili, che sono costituiti da Ossidi di Uranio e Plutonio. Problemi di stoccaggio delle scorie, dimensione dei reattori e problemi di riscaldamento del nucleo di materiale fissile hanno ossessionato gli scienziati per molti decenni e rendono l’energia nucleare una delle fonti più dibattute dall’opinione pubblica.

Con un nuovo processo che fa uso della luce, in particolare dei raggi ultravioletti, gli scienziati hanno aperto una nuova strada per rendere questa energia più sicura e più efficiente. Usando un processo fotochimico chiamato fotolisi hanno modificato una molecola, l’Azoturo di Uranio(U-N=N=N), che contiene un’atomo di Uranio e tre atomi di Azoto – usando l’energia di un fotone per liberare il gas Azoto (N=N).

Questo passo avanti è importante in quanto il Nitrito di Uranio mostra promettenti doti per essere il combustibile nucleare del futuro, avendo alta densità, alta stabilità e alta conduttività termica – permettendo al materiale di raffreddarsi nei reattori avanzati.

La ricerca è comparsa nel corrente numero di Nature Chemistry, una rivista mensile internazionale in lingua inglese che riporta le più interessanti ricerche e scoperte nel campo della Chimica.

Il Nitrito di Uranio è un materiale ceramico già noto agli scienziati, ma con i metodi precedenti di produzione il materiale risultava contenere molecole contenenti molte coppie U-N legate insieme. Il nuovo composto, invece, contiene solo molecole formate da coppie Uranio-Azoto, che è la più piccola unità osservata nel solido ceramico. La molecola U-N derivata dal processo fotolitico è ben definita, a differenza dei composti ottenuti con altri processi, rendendolo ideale per studi sulle proprietà fisiche e chimiche del materiale, un passo ragguardevole per la Scienza dei Materiali.

“I nitriti di questo tipo sono i canditati ideali per i combustibili del futuro, particolarmente per la prossima generazione di reattori sviluppati per i bisogni energetici del 21-mo Secolo come i piccoli reattori modulari e per le future missioni spaziali,” ha detto Jaqueline Kiplinger del Los Alamos National Laboratory.

La rara molecola è reattiva, in grado di attaccare forti legami Carbonio-Ossigeno per formare nuovi legami Carbonio-Idrogeno e Azoto-Idrogeno. Questa importante scoperta dimostra che la struttura molecolare di questo nitrito non è inerte e può reagire con molecole con legami molto energetici.

“Ora abbiamo creato un modello molecolare che può aiutarci a capire meglio le proprietà funzionali, la strutura elettronica e la reattività chimica di una singola unità di Nitrito di Uranio, aprendo un nuovo capitolo nella Chimica dell’Uranio”.

Ci auguriamo che sia un nuovo passo verso un più sicuro uso dell’energia dell’atomo, che possa annoverare questa pericolosa fonte tra le energie rinnovabili del futuro.