新材料可使核燃料再加工更清洁更便宜

研究人员正研究一种新材料，该种材料可以吸收核燃料再处理过程中释放的某些放射性气体再循环利用，这有助于减少废料的排放。
传统的技术也可以消除这些废气——氙和氪，但效率极低，能耗较高。而新材料在常温下就可以工作。这种材料被叫做有机金属材料（MOF），简称为SBMOF-1，它具有节省能源，使核废料处理过程更清洁更便宜的潜力，回收的材料也可以再次用于商业。
“这是一个受计算机启发研发材料的典型例子，”美国能源部西北太平洋国家实验室（PNNL）的材料科学家Praveen Thallapally说。“通常情况下，实验结果比计算结果更可靠，然而现在，计算机模型却能证实一些实验不能发现的情况。”
Thallapally和劳伦斯伯克利国家实验室的两位科学家Maciej Haranczyk和Berend Smit一起组成研究小队，他们一直在研究无需提供低温环境就可以吸收氙和氪的MOFs材料。这些材料的具有微小的孔，每个小孔可以容纳一个分子。当孔壁对某种气体的亲和力比其它气体物质更高，MOFs材料就可以选择性的将这种气体从混合物中分离出来。
为了找到可以分离氙和氪的最佳材料，Haranczyk和Smit使用计算机筛选了12,5000种材料，该研究小组选择的MOF材料拥有和氙原子大小接近的孔洞，在PNNL实验室测试后发现，它们可以吸附大多数的氙。
在将SBMOF-1材料优化准备之后，Thallapally和他的团队在西北太平洋国家实验室试使该材料通过多种气体的混合物，包括氙和氪；在测量之后发现这两种气体都被吸收出来了。在另一方面，包括氧、氦、氮、氪、二氧化碳的混合气体中的氙被分离出来，这表明SBMOF-1材料的孔径可以收集氙气直到饱和。
其它试验还表明，即使在不存在氙的情况下，SBMOF-1也能捕获氪。在实际分离过程中，运营商可以将气体两次通过SBMOF-1材料以收集两种气体。
该研究小组还测试了SBMOF-1在高湿度条件下吸收氙气的能力。以前受湿度和低温的干扰，所以气体必须经过脱水，然后再通过超冷的方法。然而SBMOF-1在同样的情况下表现出色，在高湿度的环境下可以拥有在干燥条件下85%的工作效率。
在收集氙或氪气的最后一步需要要将MOF材料抽成真空，将吸入的气体安全的储存起来。实验室需测试检查材料是否能稳定的重复用氙气填满材料，然后再将氙气释放到储存设备中。如此循环十次发现，SBMOF-1可以和第一次收集氙气的量相同，这表明它可以长期稳定的使用。