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您的位置:中国核电信息网 > 后端处理 > 核原料有望摆脱矿业开采?
 

若要取得核原料铀,通常只有矿业开采一途,不仅会造成环境污染,对采矿工人与附近居民的健康更是长期的负担,现在美国橡树岭国家实验室(ORNL)团队带来暨环保又具成本效益的海水提炼法,研发铀亲和力高的聚合物吸附材料,或许能改变人们未来开采铀的方式。

没有铀矿就没有燃料棒,铀对核能发电的重要性不言自明,然而铀在陆地的含量不多,开采又会造成环境污染,如果想从海水提炼下手,海水中铀的蕴含量仅每公升 3 微克,也就是说一公吨的海水只有 0.003 克的铀,科学家如何从海水大量提炼呢?

目前海中取铀主要方法为过滤法,日本原子能研究开发机构开发出聚合物垫,美国西北太平洋国家实验室、LCW 超临界技术公司组成的团队则是用丙烯酸酯滤网来吸附海水里的铀,美国橡树岭国家实验室也采用相同做法,先前开发出酰胺肟(音同希安沃,amidoxime)聚合物吸附材料,阳光照射即可开始吸收铀离子。

不同技术有不同的优缺点,但整体来说它们距离商业化都还有一大段距离。就以酰胺肟聚合物来说,吸收率取决于聚合物的表面面积,但水中有太多的带正电离子,在聚合物膜吸收铀离子之前,可能会先吸收大量的钒离子、钠离子跟钾离子,反倒变成其他元素的提取技术。

再加上去除钒的过程也相当麻烦,所需的高浓度酸性溶液、废弃溶液回收都是成本,酸处理也会破坏聚合物膜纤维,使得科学家研发的酰胺肟聚合物膜无法回收再利用,着实浪费。

因此由 ORNL、伯克利国家实验室、加州大学柏克莱分校和南佛罗里达大学组成的团队,决定打造具有「铀离子吸引特性」又好处理的聚合物吸附材料。

他们以微生物体内的铁载体(siderophores,注)为灵感,研制出铀亲和力高的官能基材料 H2BHT。不仅能有效吸附铀离子,科学家还可以用较温和的碱性溶液进行加工,让科学家可以循环再利用 H2BHT 聚合物材料,成为另一种成本优势。

ORNL 化学科学家兼论文共同作者Ilja Popovs 表示,理想状态下,等比例放大的 H2BHT  聚合物材料不会吸附非铀离子元素,就算吸收到其他离子,也很容易去除,而且材料也可以重复使用,能有效最大化铀离子吸附效率。

只不过该团队尚未公布新材料的吸收率或是能提取多少铀粉,仅表示会再进一步改进方法,致力提高效率与朝商业化迈进。

目前新方法看不出会对环境造成什么危害,至少比矿业开发还要环保,假如成功迈向商业阶段,说不定可以改变人们获得铀的方式,虽然说一公吨的海水只有 0.003 克的铀,但积少成多,海洋中铀元素总量是陆地的 500 倍,40 亿公吨的铀已经足够人们开发容量 1GW 的核分裂技术 1,000 年。

 
 
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