Ve světě, který se stále více zajímá o klimatické a geopolitické důsledky využívání fosilních paliv, se štěpení jádra jeví jako udržitelný a čistý způsob výroby elektrické energie. Dodává elektřinu ve velkém množství bez emisí skleníkových plynů, které pohánějí oteplování planety, a bez ohledu na to, zda svítí slunce nebo fouká vítr.

Má však mnoho odpůrců. Jejich výhrady souvisejí s haváriemi v Černobylu a ve Fukušimě a jsou spojeny s bezpečností provozu. Kromě toho však oponenti jaderné energetiky upozorňují také na rizika spojená s uskladněním jaderného odpadu.

Tyto námitky by mohlo otupit inovativní řešení nakládání s jaderným materiálem, které vyvinuli výzkumníci z Houstonské univerzity a které popisují ve studii zveřejněné v časopise Cell Reports Physical Science. Použili při něm molekulární krystaly na bázi cyklotetrabenzilhydrazonů, které objevili v roce 2015.

Tyto krystaly jsou schopny účinně zachytit jód, což je jeden z nejběžnějších radioaktivních štěpných produktů. Mohly by proto výrazně zvýšit izolační schopnosti nádob uchovávajících radioaktivní materiály.

Molekuly, krystaly a chobotnice

Molekulární schéma krystalu. | zdroj: kredit-UH/Ognjen Miljanic

Experti v Houstonu vytvářejí krystaly z atomů uhlíku, vodíku a kyslíku pomocí komerčně dostupných chemikálií v ceně jednoho dolaru za gram. Krystal má tvar uzavřené struktury, z níž vyráží osm „chapadel“. Proto získal přezdívku „chobotnice“.

Molekulární krystaly mají stejnou schopnost zachycovat jód jako jiné materiály známé jako porézní kovově-organické rámce a kovalentní organické rámce. Ve srovnání s nimi jsou ale výrazně levnější a především dokážou zachycovat jód nejen ve vodných a organických roztocích, ale také na rozhraní mezi nimi.

„Zachycování jódu na rozhraních zabraňuje tomu, aby se jód dostal do specializovaných nátěrů používaných v jaderných reaktorech i nádobách na ukládání odpadu a poškodil je,“ říká na webu Houstonské univerzity vedoucí výzkumu molekulárního krystalu, profesor chemie Ognjen Miljanic.

Molekulární krystaly jsou drobné a vypadají jako hrášek. Po zachycení jódu se změní ze spálené jantarové barvy na tmavě fialovou. | zdroj: kredit-UH/Ognjen Miljanic

Krystaly by mohly být použily v materiálech, z nichž jsou postaveny jaderné reaktory nebo kontejnery na jaderný odpad. Mohou být naneseny mezi organickou a vodnou vrstvu, aby zastavily přenos jódu z jedné vrstvy do druhé.

Krystaly-chobotnice by tedy zvyšovaly odolnost povlaku reaktoru či izolační schopnosti uložišť jaderného odpadu.

Výzkumníci se domnívají, že uplatnění krystalů by mohlo jít za hranice jaderné energetiky, protože jsou schopny zachytávat také oxid uhličitý.

„Je to typ jednoduché molekuly, která může dělat nejrůznější věci v závislosti na tom, jak ji zapojíme do systému. Zkoumáme proto všechny možné aplikace,“ cituje web Houstonské univerzity profesora Miljaniče.