全球目前有 550 万吨铀库存,另有 3,500 万吨铀尚待开采,其中澳洲是世界上已知铀矿藏最高的地方,比率达 31%,不过铀矿并非取之不尽用之不竭,于是科学家瞄准铀浓度低、但蕴藏量巨大“海洋铀矿”。
海洋铀矿蕴含量约 45 亿吨,是陆地矿量的 500 倍,但从海水取铀的成本终究还是比露天开采、地下开采等传统方式还贵。2018 年美国太平洋西北国家实验室(PNNL)与超临界技术协会(LCW)曾透过便宜且可重复使用的丙烯酸纤维(acrylic fiber),成功从普通海水里提取出 5 公克的铀粉(黄饼),但海水的铀含量为十亿分之三,很难降低整体成本。
中国科学院现在则改用新的聚合物薄膜,薄膜上有着许多直径仅 300~500 奈米的小通道与分支,主要是模仿哺乳动物的微血管。团队将材料浸泡在酰胺肟(音同希安沃,amidoxime)中,能有效与铀离子结合,团队也透过 X 射线光电子能谱学发现,新材料的铀吸收量是过去的 20 倍。
除此之外,已经成功吸附铀的材料能借由盐酸清洗,提取出 98% 铀,并可以多次重复使用,有效降低成本与使用期限。
太平洋西北国家实验室 Reid Peterson 表示,当我们谈及海中取铀技术,最大的挑战在于铀在海洋的浓度较低,难提升经济效益,但新研究又带来另一个机会,有望改善经济效益;且地球 70.1% 为海洋,积少成多聚沙成塔,海洋中铀元素总量是陆地的 500 倍,40 亿公吨的铀已足够人们开发 1GW 核分裂技术 1,000 年。
- Material inspired by blood vessels can extract uranium from seawater
(首图来源:pixabay)
延伸阅读:
- 核原料有望摆脱矿业开采?科学家用全新吸附材料从海中提取铀
- 美科学家核原料开采突破,成功从海水提取 5 公克铀粉