海水提铀从“实验室”走向“海洋”

用于海水提铀的膜组件。

30万吨海水才有1公斤铀，不亚于“难如登天”。正是考虑到本钱过高级问题，社会对海水提铀可行性的质疑一向存在，但这并没有影响科学研讨的进程。近年来，跟着核电的快速展开，关于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解决计划却屈指可数，更多研讨成果仅停留在实验室阶段。

中国科学院上海高级研讨院(简称上海高研院)绿色化学工程技能研讨与展开中心研讨员姜标团队研讨海水提铀近十年。不久前，该团队经过产学研协作，供给了一种海水提铀低本钱解决计划，有用推动海水提铀从“实验室”走向“海洋”。

从一次偶尔到上百次工艺验证

谈及为何进入海水提铀研讨范畴，姜标称：“是一次偶尔。”

2011年，中国科学院布置发动“未来先进核裂变能—钍基熔盐堆核能系统(TMSR)”战略性科技先导专项(A类)，姜标是项目组成员之一。他带领团队运用先进的纳米技能别离提取用于冷却剂与核燃料溶剂的锂同位素。

核与铀总是“寸步不离”。在项目施行过程中，姜标突发奇想：“已然运用纳米技能可别离提取锂同位素，是否也能提取铀?”

在那时，包含姜标在内的科学家很清楚，陆地铀资源难以满意未来核电的展开需求，有必要找到弥补或可代替计划。终究，姜标团队证明他的想象是可行的，但他们并不满意仅限于实验室中。

本钱高一向是海水提铀难以解决的问题，资料和海洋工程是两个首要限制要素。

下降资料本钱是第一步。“需求找到可规模化出产的低本钱、铀吸附功用杰出的吸附资料，并加工成可海试施行的方式。”项目负责人之一、上海高研院副研讨员李继香说。

为此，姜标团队根据静电纺丝技能，成功制备了铀吸附速率快、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工业膜组件的批量出产，展开了上百次模仿循环吸附/脱附工艺验证。

姜标解释道，工艺验证的意图有两个：一是测验运用寿命，这是下降资料本钱的要害;二是证明资料是环保的，防止对海洋形成污染。

其间，姜标团队得到中国科学院要点布置项目“盐湖卤水若干战略性元素提取”的支撑。该项目针对盐湖资源综合运用，以国家战略元素锂、硼和铀的提取为方针，支撑战略性先导科技专项(钍基熔盐堆核能系统)和地方特色经济展开，姜标团队同样是项目单位之一。

提取的铀从近20克到公斤级

根据“盐湖卤水若干战略性元素提取”项目，姜标团队先在青海省察尔汗盐湖“小试牛刀”。比较于海洋，盐湖的铀含量更高，但盐分也高。尽管实验成功，但湖上的基础设施因盐分过高而损毁，他们投进了10个膜组件，只回收两个。不过，这次“小试牛刀”奠定了他们展开海水提铀的决心。

“一根1米高圆柱形工业膜组件的有用吸附面积可达6600多平方米，适当于一个足球场那么大。”姜标对记者说。

海洋工程本钱高是姜标团队展开海试实验要打破的一道坎，也是最令他们头疼的问题。据介绍，要建造海试实验基础设施需求花费数百万元，但关于经费有限的科研团队来说，这样的做法并不合算。

2018年，姜标团队同福建某地政府协作，初次在东海海域展开小规模海水提铀海试演示，在一个月内成功取得近20克天然铀。

2019年11月，姜标团队凭借产学研协作的方式，在南海海域建造了近400平方米功用纳米膜公斤级海水提铀海试实验渠道以及配套改性和洗脱渠道，完成了10余吨提铀组件及渠道安装和加固改造。近两年，他们在该海试实验渠道上完成了100余支膜组件的海试投进和循环吸附实验。

值得一提的是，该团队还建立了完好的铀吸附/洗脱/活化技能系统，并进行了技能经济性评价。

“咱们运用功用纳米膜，现已成功从海水中提出天然铀。”姜标表明，陆地铀资源提取本钱为150美元/公斤，“假如功用纳米膜运用次数添加，海洋污染能够削减，全生命周期铀提取量能够添加，海水提铀本钱便可与陆地铀矿适当”。现在，他们正与中核集团旗下核电运转研讨(上海)有限公司协作，完善海试工程施行技能。

姜标坦言，真实海试实验并不简单，如海洋污染对资料的影响非常大。为此，他们不得不从头回到实验室，改善资料，进步其抗污染才能。除此之外，还有季节风、洋流等要素对资料的影响。

不过，根据现在海试实验的发展，姜标对完成具有海水提铀接连出产才能的方针很有决心。