张哲瀚

海水提铀研究取得重要进展

发布时间(jian):2020-04-22

中国(guo)科学技术(shu)大(da)学国(guo)家(jia)同步(bu)辐射实验室(shi)李良彬研究员(yuan)、上(shang)海(hai)大学环境与化学工程学院(yuan)马红(hong)娟研究(jiu)员、中(zhong)国科学院上海应用(yong)物理研究(jiu)所许璐副研究员等组(zu)成的(de)联合团队通过(guo)研发海水提铀新材(cai)料,在海水(shui)提铀技术及工程(cheng)化进程(cheng)中取得重要进展,成功实(shi)(shi)现真实(shi)(shi)海水(shui)百(bai)克量级(ji)提铀

为实现我国碳达峰、碳中和的宏(hong)伟目(mu)标,调整能(neng)源结构是关键一环。核(he)作为一种低碳(tan)清(qing)洁(jie)能(neng)源,是国(guo)能(neng)源(yuan)结构的重要(yao)组成(cheng)部分,也是实现我国经济(ji)和环(huan)境协调发展、促进产业结构升级的(de)重要能源保障。我国核(he)电总装(zhuang)机容量(liang)已成为仅次于美(mei)国(guo)和法(fa)的世界第三大,并且是全(quan)球核电站(zhan)在建(jian)规模最大的国家。然而我国(guo)陆地铀资源十分匮乏到2030年(nian)铀燃料缺口(kou)近90%,严重(zhong)依赖于进口(kou)对我国(guo)核(he)能安全(quan)与(yu)发展造成严(yan)重威(wei)胁。相对于陆(lu)地资源,海水(shui)中蕴(yun)藏着约45亿吨铀,相当于全(quan)球陆地铀矿储量的一千倍。如能经济有效地(di)利用海中铀资源,将为我国核能的(de)安全与(yu)发展(zhan)提供的资源,同时也将(jiang)为国(guo)家(jia)低碳清(qing)洁能(neng)源提供重(zhong)要(yao)支持。

尽管(guan)海(hai)洋(yang)中铀总量巨大,但(dan)其浓度极(ji)低,共存离子多,海洋环境复杂,何实海水提铀工业化是个巨大的挑战。来年(nian),海水铀(you)基础研究取(qu)得重(zhong)要进展。研究(jiu)团(tuan)队利用精确基材(cai)加(jia)工、优(you)化辐照接(jie)枝等技术,成功研发了(le)一(yi)种高强度具有互(hu)连开放纳米通道结构的纤维材(cai)料(AO-OpNpNc在天然海水(shui)中对铀的吸附容量达到17.57 mg-U/g,使用寿(shou)命达到(dao)30个吸附-解吸循环,该吸附材(cai)料有望实现(xian)工业化海水提铀。阶(jie)段(duan)水(shui)提铀的(de)主要困境是如(ru)何让些(xie)高性(xing)能吸附材(cai)料(liao)从实验室走(zou)向海洋,开海洋(yang)工(gong)程(cheng)化(hua)试验(yan)探索(suo)经济高(gao)效的利用海(hai)洋铀资源(yuan)道路。

团队研(yan)发了以PE/PP纤(xian)维(wei)、UHMWPE纤(xian)维(wei)UHMWPE双向拉伸膜为(wei)基(ji)材的(de)吸附容量(liang)、长使(shi)用(yong)寿命的吸附材料(liao),解(jie)决了海水(shui)提铀材料(liao)工程化过程(cheng)中诸关键科学工(gong)程(cheng)问(wen)题了材料中试放(fang)重要(yao)技术突(tu)破。在海洋试方面(mian),合团队得到中国科(ke)学院南海海洋研究(jiu)所三亚实验站)、桂林电子科技大学(广(guang)西北海分(fen)部)大力支持(chi)。近期联(lian)合团队已在(zai)我国(guo)东海(hai)、南海(hai)近海(hai)海(hai)域陆(lu)续投放了约(yue)30公斤研发的纤(xian)维和薄膜吸(xi)附材(cai)料大规模(mo)洋吸附试验,已获得(de)约1公斤的含铀(you)混合物,提铀量(liang)达到百克量(liang)级

经济性评估显示,用联合(he)团(tuan)队(dui)研的(de)吸附材料和(he)方法,提(ti)铀成本已经(jing)降低(di)到与国(guo)际(ji)铀价相(xiang)当(dang)($80.70–86.25/kgU。本(ben)次海洋吸(xi)附试验的(de)顺利(li)开展,是(shi)海水提铀工业(ye)化(hua)过程中的一个重大突破,它将推动(dong)着我海(hai)水提铀向(xiang)工化(hua)、经济(ji)方向快速迈进(jin)。

来,联合(he)团(tuan)队将(jiang)继(ji)续坚持党中央(yang)“四个面向”的(de)要,以国家(jia)“十四五”规划为指导,贯(guan)彻新发(fa)展(zhan)理念,强化(hua)海(hai)水(shui)提铀(you)新材料(liao)与新工艺的(de)研发(fa)力(li)度,着力(li)打好海水提(ti)铀关键核心(xin)技术攻坚战,为我(wo)国铀资源的安全与发(fa)展保驾护航。

 

中(zhong)试(shi)制备的吸(xi)附材料


附材料(liao)海洋布置和脱附得到的铀(you)产(chan)物


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