8月19日，浦项科技大学宣布，由先进核工程系和环境工程系严友容教授领导的研究小组开发出一种石墨烯技术，可在液态下分离放射性废水中的氚。该研究作为解决福岛核电站污染水等全球放射性废水问题的新方案备受关注，相关成果近日在线发表于美国化学学会出版的材料领域国际学术期刊《ACS Applied Materials & Interfaces》上。
氚是核电站产生的放射性氢，主要以水分子形式存在，进入人体会发射内部辐射，需严格管理。此前，氚只能在气态下分离，去除液相中的氚是一大难题。
研究团队将目光聚焦于石墨烯。石墨烯仅一层原子厚，具有特殊分离能力，只允许质子通过，可阻挡包括氚在内的其他放射性核素。研究中，团队用聚四氟乙烯(PTFE)基膜浸渍Nafion，提高聚合物电解质膜Nafion在水溶液中的尺寸稳定性，再将石墨烯转移到Nafion上制成最终分离膜。施加电场时，较轻的氢离子(H⁺)迅速穿膜，较重的氘(²H)和氚(³H)无法穿膜而被浓缩，这表明相对较重的氢同位素移动时遇更大能量障碍，移动受抑制。此时，氢和氘通过石墨烯的分离系数达6，扩散实验显示氚穿膜速度比质子慢3.1倍。
该技术最大优势在于，即使在室温下的液态环境，如核电站废水，也能实现高水平分离。现有商业化技术如低温蒸馏和催化交换，分离系数低、工艺成本高昂。而将这种膜应用于聚合物电解质膜电解(PEMWE)工艺，氚可在室温下以液态形式被过滤出来，有望有效且安全地处理全球核电站放射性废水，包括福岛污染水。
严宇镛教授称，该技术对解决核电和核聚变工业中的放射性废水问题及氚的利用大有裨益。第一作者金孝珠表示，研究阐明了石墨烯在电迁移和扩散条件下对氢同位素分离的不同影响，将为利用二维材料开发同位素分离技术奠定重要基础。该研究获区域核工业能源技术共享大学项目支持。
