शोधकर्ताओं ने कम्प्यूटेशनल रूप से इलेक्ट्रॉनों और पिघले हुए जिंक क्लोराइड नमक के बीच बातचीत का अनुकरण किया और तीन अलग-अलग अवस्थाओं की खोज की। यह खोज भविष्य के नमक-ईंधन वाले परमाणु रिएक्टरों पर विकिरण के प्रभावों को समझने के लिए महत्वपूर्ण है। इस अध्ययन से प्राप्त अंतर्दृष्टि विकिरण के तहत पिघले हुए नमक की प्रतिक्रियाशीलता पर और अधिक शोध को बढ़ावा देगी।
वैज्ञानिकों ने पिघले हुए नमक में तीन अद्वितीय इलेक्ट्रॉन अवस्थाओं का खुलासा किया है, जो भविष्य में नमक-ईंधन वाले परमाणु रिएक्टरों के विकिरण प्रभावों के लिए महत्वपूर्ण खोज है।
वैज्ञानिकों की एक खोज जो इस बात पर प्रकाश डालने में मदद करती है कि उन्नत परमाणु रिएक्टरों में पिघला हुआ नमक कैसे व्यवहार कर सकता है, यह दर्शाता है कि इलेक्ट्रॉन पिघले हुए नमक में आयनों के साथ कैसे संपर्क करते हैं और विभिन्न गुणों के साथ तीन अवस्थाएँ बनाते हैं। इन स्थितियों को समझने से नमक-ईंधन वाले रिएक्टर के प्रदर्शन पर विकिरण के प्रभावों की भविष्यवाणी करने में मदद मिल सकती है।
अमेरिकी ऊर्जा विभाग के ओक रिज नेशनल लेबोरेटरी और आयोवा विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं ने यह देखने के लिए कि क्या होगा, पिघले हुए जिंक क्लोराइड नमक में अतिरिक्त इलेक्ट्रॉनों को शामिल करके कम्प्यूटेशनल रूप से अनुकरण किया।
उन्हें तीन संभावित परिदृश्य मिले। एक मामले में, इलेक्ट्रॉन दो जिंक आयनों वाले आणविक रेडिकल का हिस्सा बन जाता है। दूसरे मामले में, इलेक्ट्रॉन एकल जिंक आयन पर स्थानीयकृत होते हैं। तीसरे मामले में, इलेक्ट्रॉनों को कई नमक आयनों में फैलाया जाता है, या फैलाया जाता है।
विकिरण के संपर्क में आने पर, पिघले हुए जिंक क्लोराइड (या ZnCl2) में उत्पन्न इलेक्ट्रॉनों को तीन अलग-अलग एकल-कब्जे वाले आणविक कक्षीय अवस्थाओं के साथ-साथ अधिक विसरित, बिखरी हुई अवस्था में देखा जा सकता है। स्रोत: हंग एच. गुयेन/आयोवा विश्वविद्यालय
भविष्य के रिएक्टर डिजाइन के लिए निहितार्थ
चूंकि पिघला हुआ नमक रिएक्टर भविष्य के परमाणु ऊर्जा संयंत्रों के लिए विचार किए जा रहे रिएक्टर डिजाइनों में से एक है, "बड़ा सवाल यह है कि जब पिघला हुआ नमक उच्च विकिरण के संपर्क में आता है तो क्या होता है," ओआरएनएल के रासायनिक पृथक्करण समूह के नेता व्याचेस्लाव ब्रायंटसेव, अध्ययन के वैज्ञानिकों में से एक और पेपर पर एक लेखक ने कहा। "इन उन्नत रिएक्टर अवधारणाओं में ईंधन ले जाने के लिए उपयोग किए जाने वाले नमक का क्या होता है?
आयोवा विश्वविद्यालय में रसायन विज्ञान के प्रोफेसर और अध्ययन के जांचकर्ताओं और लेखकों में से एक, क्लाउडियो मार्गुलिस ने कहा: "यह समझना बहुत महत्वपूर्ण है कि इलेक्ट्रॉन लवण के साथ कैसे बातचीत करते हैं। हम अध्ययन से देखते हैं कि बहुत कम समय अवधि में, इलेक्ट्रॉन जिंक डिमर, मोनोमर्स के गठन को बढ़ावा दे सकते हैं, और डेलोकलाइज़ भी कर सकते हैं। यह कल्पना की जा सकती है कि लंबे समय के पैमाने पर, ये प्रजातियां अन्य अधिक जटिल प्रजातियों को बनाने के लिए आगे बातचीत कर सकती हैं।"
इस अध्ययन में, वैज्ञानिक यह समझना चाहते थे कि परमाणु ईंधन या अन्य ऊर्जा स्रोतों से उत्पन्न विकिरण से निकलने वाले इलेक्ट्रॉन पिघले हुए नमक बनाने वाले आयनों के साथ कैसे प्रतिक्रिया करेंगे।
मार्गुलिस ने कहा, "यह अध्ययन इन सभी सवालों का जवाब नहीं देता है, लेकिन यह इस बात पर गहराई से विचार करने की शुरुआत है कि इलेक्ट्रॉन लवण के साथ कैसे संपर्क करते हैं।"
संभावित दीर्घकालिक बातचीत और प्रकाशित निष्कर्ष
मैग्रिस ने कहा, "हमारे प्रथम-सिद्धांत आणविक गतिशीलता गणना से पता चलता है कि ये तीन प्रजातियां बहुत कम समय में पिघल कर बन सकती हैं, जिससे सवाल उठता है: लंबी अवधि में अन्य प्रजातियां क्या बन सकती हैं। हमारे पास अभी तक इसका उत्तर नहीं है। एक विकल्प यह है कि इलेक्ट्रॉन उसी प्रजाति में वापस आ सकते हैं जहां से वे आए थे।" ; उदाहरण के लिए, एक क्लोरीन रेडिकल क्लोराइड बनाने के लिए एक इलेक्ट्रॉन को वापस ले सकता है। एक और संभावना यह है कि रेडिकल प्रजातियां अधिक जटिल तरीकों से प्रतिक्रिया कर सकती हैं, और विशेष रुचि की बात यह है कि जब विकिरण द्वारा पर्याप्त रेडिकल उत्पन्न होते हैं, तो इन रेडिकल को करीब लाया जा सकता है, जिस बिंदु पर वे अधिक जटिल प्रजातियों को बनाने के लिए प्रतिक्रिया कर सकते हैं।
आयोवा राज्य के स्नातक छात्र हंग गुयेन के साथ शोधकर्ताओं ने अमेरिकन केमिकल सोसाइटी के जर्नल ऑफ फिजिकल केमिस्ट्री बी में "क्या उच्च तापमान पिघला हुआ नमक अतिरिक्त इलेक्ट्रॉनों के साथ प्रतिक्रिया करता है?" शीर्षक वाले एक पेपर में अपने निष्कर्ष प्रकाशित किए। "द केस ऑफ़ ZnCl2" को अमेरिकन केमिकल सोसाइटी एडिटर्स चॉइस पेपर के रूप में चुना गया था, यह अमेरिकन केमिकल सोसाइटी द्वारा उसके सभी पेपरों में से चुने गए व्यापक सार्वजनिक हित के पेपर को दिया जाने वाला एक सम्मान है। पेपर को पत्रिका के कवर के रूप में भी चुना गया था।
यह शोध ब्रुकहेवन नेशनल लेबोरेटरी के नेतृत्व वाले ऊर्जा फ्रंटियर रिसर्च सेंटर (एमएसईईईएफआरसी) में ऊर्जा विभाग के पिघले हुए नमक विभाग का हिस्सा है। ईएफआरसी ऊर्जा विभाग के बुनियादी ऊर्जा विज्ञान कार्यालय द्वारा वित्त पोषित एक बुनियादी अनुसंधान कार्यक्रम है जो बुनियादी ऊर्जा विज्ञान अनुसंधान में सबसे कठिन प्रमुख वैज्ञानिक चुनौतियों को हल करने के लिए शोधकर्ताओं की रचनात्मक बहु-विषयक और बहु-संस्थागत टीमों को एक साथ लाता है।
व्यापक अर्थ
"यह अध्ययन महत्वपूर्ण है क्योंकि यह दिखाता है कि पिघले हुए नमक रिएक्टरों में विकिरण द्वारा उत्पादित अतिरिक्त इलेक्ट्रॉनों में प्रतिक्रियाशीलता के कई रूप हो सकते हैं। MSEE टीम के अन्य सदस्य और मैं प्रतिक्रियाशीलता के इन अन्य रूपों को प्रयोगात्मक रूप से निर्धारित करने की कोशिश कर रहे हैं," MSEEEFRC के निदेशक, ब्रुक्सिया के सांस्कृतिक वैज्ञानिक जेम्स विशार्ट ने कहा।
ब्रायंटसेव ने कहा, "यह अध्ययन हमें इस बात की कुछ जानकारी देता है कि इलेक्ट्रॉन पिघले हुए नमक के साथ कैसे संपर्क करते हैं।" "अभी भी कई प्रश्न हैं जो अनुत्तरित हैं। उदाहरण के लिए, क्या यह अंतःक्रिया अन्य लवणों के साथ होती है?"
पेपर के पहले लेखक गुयेन ने कहा, "मैं अन्य नमक प्रणालियों का अध्ययन करके अपने शोध का विस्तार करने के लिए प्रोफेसर मार्गुलिस, डॉ. ब्रायंटसेव और एमएसईई परियोजना के अन्य सदस्यों के साथ काम करना जारी रखूंगा।" "उम्मीद है कि हम पिघले हुए नमक पर विकिरण के प्रभाव के बारे में अधिक सवालों के जवाब दे सकते हैं।"