Brittiska forskare har efter flera årtionden för första gången lyckats skapa en stabil version av en så kallad trofémolekyl, som skulle kunna ge renare kärnkraft.
En grupp kemister vid University of Nottingham i Storbritannien har i en ny forskningsrapport visat att de kan bereda ett preparat av urannitrid som är stabilt vid rumstemperatur och som kan förvaras i kristall- eller pulverform. Bedriften är ett viktigt genombrott eftersom tidigare försök att bilda kemiska föreningar av uran och kväve har krävt mycket låga temperaturer på -268 grader Celsius, vilket bara är fem grader över den absoluta nollpunkten och nästan lika kallt som yttre rymden. Föreningen har därför fram tills nu varit svår att handskas med.
Tack vare de fördelaktiga egenskaperna hos urannitrid kan genombrottet ha stor betydelse för kärnkraftsindustrin.
Urannitrider bereds i vanliga fall genom att blanda molekylärt väte eller ammoniak med uran under högt tryck och hög temperatur. Denna metod resulterar emellertid i föroreningar som är svåra att bli av med och forskarna har därför de senaste åren istället övergått till att fokusera på metoder som använder låga temperaturer.
Den nya metoden som utvecklats vid University of Nottingham använder sig av en skrymmande så kallad kväveligand som omger en central uranatom och bildar en skyddande ficka för nitriden. Under syntesen hindras nitriden från att reagera med något annat ämne av en svagt bunden positivt laddad natriumjon, som i slutskedet avlägsnas och lämnar kvar en stabil urannitrid.
– Det vackra med detta arbete är dess enkelhet, säger Dr Stephen Liddle, som ledde forskningen.
Med hjälp av EPR-spektroskopi har forskarna kunnat konstatera att den urannitrid som framställts vid University of Nottingham beter sig annorlunda än andra motsvarande preparat, vilket kan vara viktigt både tekniskt och miljömässigt för bränslecykeln inom kärnkraften.
Bland annat kan urannitrider tack vare att de uppvisar hög densitet, smältpunkt och värmeledningsförmåga och tillverkningen är renare än andra metoder vara ett alternativ till det MOX-bränsle som idag används i vissa reaktorer.
