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海水提铀从“实验室”走向“海洋”

1970-01-01 光明网 【 字体:

  我国胜利生长功用纳米膜千克级海水提铀海试实验

  用于海水提铀的膜组件。

  记者 秦志伟

  30万吨海水才有1千克铀,不亚于“水中捞月”。恰是考虑到本钱太高等成绩,社会对海水提铀可行性的质疑一向存在,但这并没有影响迷信研讨的进程。比年来,跟着核电的倏地生长,对付海水提铀的研讨成果越来越多,但工程化海水提铀的低本钱办理计划却寥若晨星,更多研讨成果仅停顿在实验室阶段。

  中国迷信院上海高等研讨院(简称上海高研院)绿色化学工程手艺研讨与生长核心研讨员姜标团队研讨海水提铀近十年。不久前,该团队经由进程产学研相互协作,供应了一种海水提铀低本钱办理计划,有用推动海水提铀从“实验室”走向“海洋”。

  从一次无意到上百次工艺考证

  谈及为什么涉足海水提铀研讨范畴,姜标称:“是一次无意。”

  2011年,中国迷信院布置启动“将来进步前辈核裂变能—钍基熔盐堆核能零碎(TMSR)”计谋性科技先导专项(A类),姜标是名目组成员之一。他领导团队操纵进步前辈的纳米手艺星散提取用于冷却剂与核燃料溶剂的锂同位素。

  核与铀老是“形影相随”。在名目施行进程中,姜标突发奇想:“既然操纵纳米手艺可星散提取锂同位素,是不是也能提取铀?”

  在当时,包罗姜标在内的迷信家很清晰,海洋铀资本难以满意将来核电的生长必要,必需找到弥补或可替换计划。终究,姜标团队证实他的想象是可行的,但他们其实不满意仅限于实验室中。

  本钱高一向是海水提铀难以办理的成绩,质料和海洋工程是两个重要限制身分。

  下降质料本钱是第一步。“必要找到可规模化临盆的低本钱、铀吸附机能优良的吸附质料,并加工成可海试施行的情势。”名目负责人之一、上海高研院副研讨员李继香说。

  为此,姜标团队基于静电纺丝手艺,胜利制备了铀吸附速度快、吸附容量高、离子选择性好的纳米纤维功用膜。近10年间,他们完成了从实验室膜片到产业膜组件的批量临盆,生长了上百次摹拟轮回吸附/脱附工艺考证。

  姜标表明道,工艺考证的方针有两个:一是测试运用寿命,这是下降质料本钱的环节;二是证实质料是环保的,制止对海洋形成净化。

  其间,姜标团队失掉中国迷信院重点布置名目“盐湖卤水多少计谋性元素提取”的撑持。该名目针对盐湖资本综合操纵,以国度计谋元素锂、硼和铀的提取为方针,支持计谋性先导科技专项(钍基熔盐堆核能零碎)和处所特点经济生长,姜标团队一样是名目单元之一。

  提取的铀从近20克到千克级

  基于“盐湖卤水多少计谋性元素提取”名目,姜标团队先在青海省察尔汗盐湖“小试牛刀”。比拟于海洋,盐湖的铀含量更高,但盐分也高。固然实验胜利,但湖上的基础设施因盐分太高而损毁,他们投放了10个膜组件,只发出两个。不外,此次“小试牛刀”奠基了他们生长海水提铀的决定信念。

  “一根1米高圆柱形产业膜组件的有用吸附面积可达6600多平方米,相称于一个足球场那末大。”姜标对记者说。

  海洋工程本钱高是姜标团队生长海试实验要冲破的一道坎,也是最令他们头疼的成绩。据介绍,要树立海试实验基础设施必要破费数百万元,但对付经费无限的科研团队来讲,如许的做法其实不划算。

  2018年,姜标团队同福建某地当局相互协作,初次在东海海疆生长小规模海水提铀海试树模,在一个月内胜利失掉近20克自然铀。

  2019年11月,姜标团队借助产学研相互协作的情势,在南海海疆树立了近400平方米功用纳米膜千克级海水提铀海试实验平台和配套改性和洗脱平台,完成了10余吨提铀组件及平台拆卸和加固改革。近两年,他们在该海试实验平台上完成了100余支膜组件的海试投放和轮回吸附实验。

  值得一提的是,该团队还树立了完好的铀吸附/洗脱/活化手艺系统,并举行了手艺经济性评价。

  “咱们操纵功用纳米膜,已胜利从海水中提出自然铀。”姜标透露表现,海洋铀资本提取本钱为150美元/千克,“若是功用纳米膜运用次数增长,海洋净化能够削减,全生命周期铀提取量能够增长,海水提铀本钱便可与海洋铀矿相称”。今朝,他们正与中核集团旗下核电运行研讨(上海)无限公司相互协作,美满海试工程施行手艺。

  姜标坦言,真正海试实验其实不容易,如海洋净化对质料的影响无比大。为此,他们不能不从新回到实验室,改良质料,进步其抗净化才能。除此之外,另有时节风、洋流等身分对质料的影响。

  不外,基于今朝海试实验的希望,姜标对完成具有海水提铀陆续临盆才能的方针很有决定信念。

  图片均由中国迷信院上海高等研讨院供应

[ 责编:肖春芳 ]

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