海水提铀,一直被认为是大海捞针。但这回,针会自己往海绵上贴。
据外媒报道,中国科研团队研发出一种海绵状材料PhosCage,可从海水中提取铀,吸附速率达到美国能源部目标值的8倍以上。
海洋溶有约45亿吨铀,大约是陆地已知储量的数百倍。若能全捞出来,全球核电可以用几万年。
真正的难题是浓度。每升海水只有3.3微克铀。一个标准泳池的2500吨海水,全部铀加起来只有约8毫克,比半粒米还轻。
所以海水提铀拼的不是“海里有铀”,而是抓得准、抓得快。过去主流做法是用高分子纤维吸附剂泡在海水里,等铀自己撞上来。日本曾在1890米深海做过中试,用吸附毡捞回14.4公斤铀;中国也在东海、南海做过工程验证。但这些材料吸附慢、寿命短,成本比买矿贵十几倍,商业上走不通。
PhosCage的做法不同,它在多孔有机笼里装了一个“化学陷阱”——磷酸酯。
含铀海水流经笼道时,磷酸基团能认出铀酰离子,并把它从钠、钾、钙、镁的包围中锁住。这不是涂在材料表面的涂层,而是嵌在笼结构里的捕获点。孔道多、比表面积大,铀酰离子撞上捕获点的概率自然更高。
更重要的是能循环用。吸饱铀后,用酸性洗脱液一冲,铀被卸下,笼不塌、活性不降。多轮循环后,性能衰减很有限。
美国能源部为海水提铀设定的目标是:真实海水中,每克吸附材料每天吸到6毫克铀。PhosCage的吸附速率达到该目标的8倍以上,折算下来约每克每天50毫克。这个数据,直接把多年难破的瓶颈甩开一个身位。
8倍数字背后有更深的意义。中国在建核电机组全球第一,但陆地铀资源不宽裕,铀对外依存度长期偏高。海里的45亿吨,短期替代不了矿山,却是给中国核电扩张上的一道“资源保险”。
竞赛也早已升级。美国启动过专项计划,日本在福岛外海做过试验,韩国研究过塑料基复合材料。此前中国更多是跟着别国指标跑;在海水提铀的吸附速率上,这一回画线的人换了。
真正的考场仍是海。实验室的高效,到真实海水里要面对海流冲刷、微生物污损和温度波动;放大生产的材料一致性,洗脱再生的能耗,也都写在成本账上。
中国手里也有牌。海上风电平台、深海养殖装置、浮式液化天然气设施,锻炼出大型海洋工程集成能力。将来若把提铀模块装在浮式核电平台旁,“抽海水—吸铀—发电”就能形成闭环。
锂能从盐湖里提,铀为什么不能从海里捞?
海水提铀离大规模商用,也许还有十年、二十年。但当中国人决定去海里取东西时,最先让路的,往往是旧的目标线。
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