Urāns no jūras?

Jauni absorbējošie materiāli var iegūt izšķīdušo urānu no jūras ūdens

Mikrotomogrāfs parāda urāna uztvērēja līnijas struktūru © DOE / PNNL
lasīt skaļi

Auklas kā urāna ķērāji: okeānu ūdeņos ir izšķīdināti vairāk nekā četri miljardi tonnu urāna. Tagad ASV pētnieki ir izstrādājuši metodi šī vērtīgā resursa uztveršanai. Pietiek ūdenī pakārt auklas, kas pārklātas ar jaunu absorbējošu materiālu, un pagaidiet, līdz ir uzkrājies pietiekami daudz urāna, kā liecina sākotnējie testi.

Kaut arī Vācijā notiek kodolenerģijas pakāpeniska pārtraukšana, daudzas citas valstis enerģijas piegādes laikā joprojām paļaujas uz kodolenerģiju. Un tam viņiem ir vajadzīgs urāns. Bet šī izejviela ir ierobežota: tiek lēsts, ka noguldījumi uz zemes ilgs apmēram 100 gadus. Turklāt atomelektrostacijās nepieciešamā urāna rūdas pārstrāde uz urānu-235 ir ārkārtīgi sarežģīta.

Okeāni kā urāna avots

Bet ir arī cits resurss: jūra. Tiek lēsts, ka okeānos ir izšķīdināti četri miljardi tonnu urāna - ar to būtu pietiekami, lai segtu cilvēces enerģijas vajadzības 10 000 gadu garumā. Tomēr urāna notveršana no ūdens nav vienkārša. Tikai 1990. gados japāņu zinātniekiem izdevās izgatavot materiālus, kas ar nodomu saista urānu no jūras ūdens - kaut arī diezgan minimālos daudzumos.

Kopš tā laika liela mēroga pētījumu programmas ietvaros ASV pētnieki ir strādājuši pie tā, lai šī metode būtu veiksmīgāka un ekonomiski izdevīgāka. Pirmo reizi viņi prezentē materiālus, kas trīs līdz četras reizes samazina urāna ieguves izmaksas no jūras ūdens un ievērojami palielina ražu.

Daži urāna oksidācijas stāvokļi šķīst ūdenī, un tos var atrast arī jūras ūdenī. © Los Alamos Nacionālā laboratorija

"Līnijas, kas vienkārši karājas jūrā"

Un tas darbojas šādi: Jaunais "urāna uztvērējs" sastāv no polietilēna šķiedru garām virknēm, kas satur organiskās amidoksīma molekulas. Šie oglekli un slāpekli saturošie savienojumi darbojas kā sava veida pievilcējs ūdenī izšķīdinātajam urānam, jo ​​tas ar tiem saista galvenokārt. displejs

Urāna uztveršanai pietiek ar šo auklu pakarināšanu jūrā, vēlams vietās, kur ūdens labi sajaucas, kā skaidro pētnieki. Pēc dažām nedēļām urānu saturošās utis var atkal noķert. Viņus apstrādā ar skābi, kas izraisa uraniljonu izdalīšanos, kurus var atgūt no šķīduma un pārstrādāt tālāk. Urāna ķērāja aukla šo ārstēšanu viegli pārdzīvo, un to atkal var izmantot tieši okeānā.

Seši grami 50 dienu laikā

Urāna daudzums, ko var iegūt no šiem urāna mēslošanas līdzekļiem, jau ir pārbaudīts trīs vietās ASV rietumu piekrastē, Floridā un Masačūsetsas piekrastē. Pēc 49 dienām okeānā gliemeži bija sasaistījuši vismaz sešus gramus urāna uz kilogramu absorbējošā materiāla, kā ziņo zinātnieki.

"Ļoti svarīgi ir saprast, kā absorbētāji darbojas dabiskos apstākļos jūras ūdenī, " saka Gerijs Džils no Klusā okeāna ziemeļrietumu nacionālās laboratorijas Ričlendā. Papildus urāna iznākumam ir arī jāpārliecinās, ka šī metode negatīvi neietekmē jūras vidi. "Mēs jau esam noskaidrojuši, ka vairums šo absorbējošo materiālu nav toksiski, " saka Džils.

Pieci darba gadi

Urāna ķērāju mucas un to absorbējošie materiāli vēl ir jāpārbauda. Bet pētnieki savu jauno attīstību jau uzskata par daudzsološu, pat ja ceļš nebija taisns: "Materiāla, kas efektīvi absorbē urānu no jūras ūdens, sintezēšanai bija nepieciešami pieci gadi darba un daudzdisciplināra pieeja. "Mūsu komanda, " saka Sheng Dai no Oak Ridge Nacionālās laboratorijas (ORNL).

Tas sākās ar datormodelēšanu, kurā tika pārbaudīts, kuras ķīmiskās grupas selektīvi saistās ar urānu. Tam sekoja termodinamiskie un kinētiskie pētījumi, kas noteica, cik ātri urāns no ūdens saistās ar absorbētāju un kur atrodas šīs reakcijas līdzsvars. Tā kā tikai tad, kad ir piesaistīts vairāk, nekā tas atkal izšķīst, visa šī lieta darbojas. Tikai pēc tam, kad šie faktori tika noskaidroti, sākās urāna uztvērēja-Šnc ražošana. (Industriālās un ķīmiskās inženierijas pētījumi, 2016. gads, speciālais izdevums)

(DOE / Oak Ridge Nacionālā laboratorija, 25.04.2016. - NPO)