美科學家核原料開採突破,成功從海水提取 5 公克鈾粉

作者 | 發布日期 2018 年 06 月 20 日 9:15 | 分類 核能 , 能源科技 follow us in feedly

美國西北太平洋國家實驗室(PNNL)與 LCW 超臨界技術公司聯手合作,使用低成本、可重複使用的丙烯酸纖維(acrylic fiber),成功從海水裡提取出 5 公克鈾粉(黃餅),有望成為未來核原料主要開採技術。




核技術日新月異,雖然現在不一定需要鈾元素才能發展核能,但目前主流核電廠仍以鈾做為燃料,只是陸地上鈾含量不多,鈾在海水蘊含量也相當稀少、每公升僅有 3 微克鈾元素,但也不能太灰心,地球 70.1% 為海洋,積少成多聚沙成塔,海洋中鈾元素總量是陸地的 500 倍,40 億公噸的鈾已足夠人們開發 1GW 核分裂技術 1,000 年。

但將鈾從海水分離的方式有百百種,如何選出廉價又高效的方式為科學家一直以來的挑戰,目前大多研究單位都採用過濾方式,像是日本原子能研究開發機構(JAEA)就曾打造可從液體中吸取鈾的聚合物墊,美國橡樹嶺國家實驗室(ORNL)也開發吸附材料醯胺肟(音同希安沃,amidoxime)聚合物,陽光照射即可開始過濾鈾,但這些方式不是成本高就是萃取量不多。

而根據 PNNL 與 LCW 新過濾方式,團隊使用丙烯酸酯濾網來吸附海水裡的鈾,並已獲得初步成效。雖然尚未公布具體開發與萃取細節,但 PNNL 表示,丙烯酸酯濾網不僅可以成功運作,濾網還可以重複使用,甚至可用廢棄纖維來節省成本,分析更指出該技術讓海水開採可望與當前陸地開採相競爭。

LCW 總裁 Chien Wai 表示,團隊將普通、廉價網紗進行化學改造,讓網紗可選擇性吸附鈾,並達成高效與可重複性能,且該材料吸附性是可逆的,被捕獲的鈾可輕易釋出並再加工成鈾粉。

為測試丙烯酸酯濾網原型,團隊將像香蕉似的網紗放入海水缸中,並模擬波浪循環,而隨著海水流動,網紗纖維會將鈾吸附到分子上以方便提取。PNNL 研究員 Gary Gill 表示,團隊將大約 1 公斤的丙烯酸酯濾網放置水箱 1 個月,期間讓海水不斷流進濾網模擬波浪環境,之後再經由 LCW 提取鈾元素,最後取得大約 5 公克的鈾,雖然只有一點點,但只要積少成多,萃取量就能相當可觀。

海洋中的鈾含量也處於假均衡(pseudo-equilibrium)狀態,海水鈾蘊含量只要保持當前狀態,就不會有更多鈾從岩石滲出,反之亦然,假如人們開始大規模海水取鈾,即使造成濃度下降,大自然也會快速彌補平衡態、會有更多鈾從岩石滲出,可說是擁有 100 萬億公噸的鈾開採潛力。

PNNL 也指出,該技術還可用於過濾海洋重金屬,未來也利用該技術讓釩陸地開採改成海水開採,進一步降低釩電池成本。

(本文由 EnergyTrend 授權轉載;圖片來源:PNNL

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