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探索海水提鈾

文 | 本刊記者 張慧浩瀚的大海,除瞭為我們提供海鮮、食鹽等產品之外,還能為我們提供什麼?核電科學傢告訴我們,它還能提供一種名為鈾的物質。鈾,為一種銀白色金屬,是重要的天然放射性元素。人們熟知它,是因為它成為瞭目前最重要的核燃料。而平時我們常說的天然鈾,指的是天然存在於自然界中的鈾。目前,全球核電站所使用的核燃料基本來源於對陸地上天然鈾礦的開采。隨著世界核電事業的蓬勃發展,全球每年所需的鈾資源量也在不斷增加。雖然根據數據顯示,全球鈾資源量超過瞭1500萬噸,但是,陸地已知常規天然鈾儲量,即開采成本低於每公斤130美元(通常指具有經濟性的開采成本)的鈾礦儲量僅不超過500萬噸。有專傢預計,低成本鈾礦隻可供全世界現有規模核電站使用六七十年。在未來的幾十年甚至更長時間後,陸地鈾資源能否充足供應核電站運營所需,核電站的核燃料能否從別處獲得?這成為不少核電專傢一直思考和研究的問題。隨著研究的深入,他們驚喜地發現,海水中存在著大量的鈾元素。因此,如何從海水中提取鈾化合物,且提取的成本能夠被各大核電運營商所接受,便成瞭很多核電專傢和化學傢們的重要追求。最早將目光聚焦在海水提鈾的國傢之一為日本。其對鈾資源的渴望非常急迫,因為它是一個極其缺乏鈾資源的國傢,陸地鈾資源儲量不足萬噸。因此,從20世紀60年代起,日本就有大批的專傢在研究海水提鈾的方法。隨後,美國、法國、德國、瑞典等國,也有科學傢加入研究隊伍中。對於海水提鈾的研究,最重要的是對吸附劑的研制、吸附裝置與工程的實施兩個方面。核工程師杜銘海一直在關註各國對海水提鈾的研究進展。他認為,海水提鈾的關鍵之處,是對吸附劑的研究。因為海水中含鈾濃度很低,一般隻有3×10-7%,需要處理的海水量很大。如何提高提取的效率和降低提取的成本,基本取決於吸附劑的使用。因此,對吸附劑的開發,一直是海水提鈾的研究重點。經過多次試驗,吸附劑的吸附效率不斷增加,吸附劑的種類也幾經變遷和改變。之後,日本試驗成功瞭一種新的吸附劑。此吸附劑中,除瞭氫氧化鈦等化學物質外,還包括有活性碳。在實驗研究中,這種吸附劑1克可以得到1毫克鈾,因而,這讓當時不少日本科學傢認為,在不久的將來,用它從海水中提取鈾,完全可以跟從一般礦石提取鈾的成本相競爭。1986年4月,日本在香川縣建成瞭年產10千克鈾的海水提取廠,並且制定瞭進一步建造工業規模的海水提鈾工廠的計劃。當前標準的海水提鈾技術就由日本研發而來。這種技術,可以將吸附劑裝入吸附柱中,把海水泵入吸附柱中,通過吸附劑和海水接觸而吸附鈾。另一種方式,則是利用辮形塑料纖維編成的墊子,墊子中放入用於捕獲鈾原子的吸附劑。將墊子掛在輪船下部,由其拖著漂浮於海面,或者使墊子懸浮在水下100多米深處。當然,這些過程中,都要確保墊子中的吸附劑和海水有足夠接觸的面積。待吸附劑吸納瞭充足的鈾化物後,需要將吸附柱或者墊子從海水中取出,用溫酸溶液漂洗以獲取鈾,再經過一次次的富集,慢慢提高鈾的濃度。這是一個積少成多的緩慢過程,雖然吸附柱和墊子都可以重復使用多次,但不得不承認的現實是,成本仍舊高於一般陸地上開發鈾礦的成本。我國對於海水提鈾也有研究,且起步較早。從20世紀70年代開始,中國科學院海洋研究所、山東海洋學院等單位在核工業部、國傢海洋局資助和支持下,對海水中的鈾提取進行瞭一系列的研究工作。遺憾的是,但由於進展緩慢,在往後的三四十年中,海水提鈾卻漸漸淡出瞭中國科學傢的研究范疇,目前還在堅持關註和研究的人很少。中國核能行業協會的理事長張華祝曾希望能夠組織核電人員繼續開展對海水提鈾的研究,但收到的反饋不甚理想,感興趣的人也不多。因為我國業界大多數人認為,解決未來鈾資源問題,還在於對快堆技術的研究,一旦快堆技術有重大突破,將來鈾資源將不存在問題。所以,業內對海水提鈾的前景還沒有強烈的意識。據瞭解,目前在我國的民間,反而有一些相關人士在跟蹤和研究海水提鈾。上海應用物理研究所的吳國忠,作為日本留學歸來的化學傢,就曾組織民間企業在做海水提鈾的實驗。但民間組織和個人,因缺乏專業的團隊和資金等方面的支持,阻礙瞭進展。研究海水提鈾的專傢認為,海水提鈾是目前最具挑戰性,也是“回報”最高的核燃料資源研發項目。因為他們面對的是一個具有巨大鈾儲量的海洋。根據專傢估計,約45億噸鈾資源分佈在全世界的海洋中。2012年8月份,美國核電科學界更是傳出消息稱,從海水中提取鈾,距離具有經濟可行性更近瞭一步。當年8月,美國費城舉行瞭美國化學學會年度會議。根據此會議上公佈的報告,科學傢在海水提鈾方面已取得不小的進步,目前的鈾提取技術,已經能夠將成本降低近一半,即提取1磅(約合0.45公斤)鈾的成本從大約560美元降至300美元。此外,美國阿拉巴馬州大學的羅賓•羅傑斯博士的一支研究小組正對海產品行業產生的廢棄蝦殼進行研究,希望能夠研發出一種能夠生物降解的墊子材料。2013年最新消息稱,華人化學傢、美國北卡羅來納大學教授林文斌博士領導的研究人員設計出瞭一種新材料,稱“金屬有機骨架配位物”(MOF),能收集通常溶在海水中的含鈾離子。實驗室試驗證實,這種材料吸附人造海水中潛在的核燃料的能力至少是傳統纖維吸附劑的4倍。據美國《MIT技術評論》編輯邁克•奧克特(Mike Orcutt)5月16日報道,這種新奇的材料能提供更好的方法提取溶解在海洋內巨量的鈾資源,使海水提鈾成為一種很有前景的非常規核燃料供應來源。種種跡象表明,美國、日本等發達國傢一直未停止研究海水提鈾的步伐。更被核電科學傢看重的是,從海水中提取鈾在環保方面具有很大優勢。由於傳統的鈾礦開采中,會產生具有污染的廢水,對環境產生破壞性等不利影響,且對礦工的健康構成威脅。而從海水中提取鈾化物,則完成不存在這一問題。杜銘海認為,美國最新的研究成果暗示瞭,從海水提取鈾的成本已“低於”陸地開采鈾成本的上限,使“一次通過”式燃料循環有經濟競爭力。海水提鈾的經濟可行性還有待實驗證實,但如果高度相信“海水鈾經濟”,它會成為燃料循環選擇方面的重要影響因素。屏東來義房貸

新聞來源http://ne高雄橋頭農地貸款信貸宜蘭員山信貸ws.hexun.com/2013-08-06/156846607.html

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