说起铀资源,可能不少人第一反应是核电站的“口粮”,这话一点不假。当前我国正在大力发展核电,在建的核电装机量高居世界第一,很快也将成为世界第一核电大国。那么在当前的核电技术之下,这就需要巨量的铀作燃料。
然而我国又并非铀矿富有国,铀资源的对外依赖度相当高,还有被西方“卡脖子”的风险,不过现在来看,应该是不用再有这方面的担心了。
据《北京日报》等媒体2月9日的报道,今年2月5日,海水提铀学术交流会暨海水提铀技术创新联盟理事会在上海召开,中核集团等多方宣布我国已在真实海洋环境下如期实现海水提铀公斤级铀产品提取,这一成果由中核集团牵头的海水提铀技术创新联盟攻关取得,相关信息来自中核集团官方发布及权威媒体报道,标志着我国海水提铀技术正式从实验室研究迈向工程化应用阶段,为破解铀资源供应瓶颈打下关键基础。
核能是我国实现双碳目标的核心清洁能源之一,而铀作为核燃料的核心原料,其供应稳定性直接决定了核能事业的发展速度。但尴尬的是,我国陆上铀矿资源堪称“先天不足”——探明储量仅占全球4.5%,品位还普遍偏低,铀资源对外依存度长期超过70%,相当于核电的“口粮”七成以上要靠进口,在国际资源格局复杂的当下,这无疑是悬在我国核能发展头上的一把“达摩克利斯之剑”,随时可能面临卡脖子风险。
也正因如此,“向大海要铀”成了我国科研人员的重要攻关方向。要知道,海洋堪称巨大的“液态铀矿”,全球海水中溶解的铀储量高达45亿吨,是陆地已知储量的近千倍,理论上能满足全球核电运行超万年需求。
但这杯来自大海的“羹”可一点都不好分到,因为海水提铀的难度,堪比在茫茫沙漠里找一颗特定的沙粒:海水中铀浓度仅3.3微克/升,相当于每30万吨海水里才藏着1公斤铀,而且海水中还有钒、镁等一大堆竞争性离子,占比高达99.9%,这些“搅局者”会严重干扰铀的选择性提取;更别提真实海洋环境里的高盐度、生物污损、极端天气等问题,会让吸附材料的性能大打折扣,实验室里的技术放到大海里,很容易“水土不服”。
过去几十年,全球各国都在海水提铀领域摸索,从最初的水合二氧化钛吸附材料,到后来的有机吸附剂、电化学法,技术不断升级,但始终难以突破“实验室成功,海洋应用难”的瓶颈。
我国海水提铀研究起步虽晚,但在国家战略需求的推动下,走出了一条“协同攻关、步步为营”的道路。中核集团牵头成立海水提铀技术创新联盟,搭建起“强核心、大协作”的攻关体系,把地方政府、高校、科研院所的力量拧成一股绳,130余位专家学者齐聚一堂,围绕吸附材料、提取工艺、工程化应用等核心难题持续发力。
这次公斤级铀产品提取的突破,可不是实验室里的“纸上谈兵”,而是在真实海洋环境下的实际成果,含金量十足。科研团队不仅攻克了规模化吸附材料的研制难题,让吸附材料能在复杂海洋环境中稳定“捕获”铀离子,还优化了提取工艺,解决了铀的富集、纯化等关键问题。
要知道,从“微克级”的实验室提取到“公斤级”的海洋实际提取,看似只是单位的变化,背后却是材料性能、工艺设计、工程适配的全方位突破——这意味着我国的海水提铀技术,已经具备了从“实验室样品”到“工业产品”的转化能力,就像从“做出一颗螺丝钉”到“能批量生产螺丝钉”,是产业化的关键一步。
更值得一提的是,这次的突破并非孤军奋战,而是产学研用深度融合的成果。联盟不仅有中核集团这样的龙头企业,还汇聚了华北电力大学、中科院上海高等研究院、上海交通大学等高校科研院所的智慧,如今又吸纳了11家海洋工程、新材料研发、工艺集成领域的单位加入,让海水提铀的产业链更加完善。就像搭积木,以前只有几块核心积木,现在越来越多的配套积木加入,离搭成完整的“工程化大厦”越来越近。
当然,这次公斤级提取的实现,最直接的意义就是破解了我国铀资源的卡脖子风险,让核电的“口粮”多了一条自主可控的供应链。要知道,陆上铀矿资源被哈萨克斯坦、澳大利亚、加拿大等国高度垄断,国际铀价波动、贸易政策变化都可能影响我国的铀资源供应,而海水提铀的突破,让我国拥有了无限量的“本土铀矿”——毕竟我国海域辽阔,海水资源取之不尽,只要技术不断升级,就能把海洋里的铀资源变成实实在在的核燃料,让核能发展不再受制于人。
从更长远的角度看,这一突破更是我国双碳目标实现和海洋强国战略的重要支撑。“十四五”以来,我国核电进入批量化建设阶段,核能的多元利用也在不断拓展,对铀资源的需求只会越来越大。海水提铀技术的工程化推进,能为核电发展提供稳定的原料保障,让清洁能源的替代作用发挥得更充分;同时,海水提铀作为海洋资源开发的重要领域,其技术突破也能带动海洋工程、新材料、电化学等相关产业的发展,助力我国从海洋大国向海洋强国迈进。
而且,我国的海水提铀技术突破,还走出了一条绿色、可持续的资源开发之路。与陆上铀矿开采相比,海水提铀对生态环境的影响极小,不会造成地表破坏、尾矿污染等问题,还能通过吸附剂再生、闭路水循环等技术,实现资源的循环利用。这也契合了我国绿色发展的理念,让资源开发与生态保护实现了双赢。
不过,我们也得清醒地认识到,公斤级提取只是海水提铀的“万里长征第一步”,从工程化到产业化,还有不少难关要闯。比如如何进一步降低提取成本,让海水提铀的经济性接近甚至超过陆上铀矿开采;如何研发更高效、更耐用的吸附材料,提升铀的提取效率和材料循环寿命;如何搭建规模化的海水提铀工程装置,实现铀产品的批量生产。这些都是联盟接下来要攻克的重点,也是海水提铀从“能提取”到“提得好、提得便宜”的关键。
好在这次的突破,已经为后续发展指明了方向。联盟明确了以工程化、经济化为导向的中长期规划,将聚焦核心技术开展前瞻性研究,深化产学研用融合,还将加强人才培养和国际合作,汇聚全球智慧破解海水提铀的系统性难题。就像中国工程院院士苏学斌所说,海水提铀技术涉及多学科,需要科技工作者以拼劲、闯劲、韧劲推动技术从实验室走向海洋应用。
相信随着技术的不断升级,未来我们能从大海里提取出更多的铀资源,让蓝色海洋成为我国清洁能源发展的“能量宝库”,为双碳目标的实现和国家能源安全筑牢根基。而这背后,正是中国科研的硬实力,也是中国迈向科技强国、海洋强国的生动体现。
消息来源:《北京日报》2月9日报道《我国海水提铀实现公斤级铀产品提取》
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