隨著能源結構的不斷升級,核電站成為解決中國電力問題的一大支柱,但核電站需要消耗大量核材料,那麼鈾從哪裡來呢?要知道西方早就斷言,中國是一個缺乏鈾礦的國家,而國外對鈾礦是嚴格限制出口的,如今中國海水提取鈾技術取得了重大突破,效率甚至是美國的8.8倍,這是否意味著千年核能不用愁了?那麼中國海水提鈾技術,應用前景到底有多廣呢?
核能是一種對環境非常友好的能源,除了冷卻塔排除的水蒸氣之外,不會產生任何傳統火力發電廠可能產生的二氧化硫和二氧化碳等汙染物,是一種非常有發展前景的發電方式和能量來源,而近年來中國也一直致力於發展中國自己的核電技術,並且產生了華龍一號核電機組等重要的科研產品,但除了核電技術本身之外,核電的推行和運用還要面臨一個問題,那就是燃料,而核電站的燃料通常使用低濃度的鈾235,但鈾礦在全世界範圍內都是非常稀少的,一公斤鈾可能就需要幾噸,幾十噸甚至是更多的鈾礦才能提取出來。
而這些鈾當中也只有鈾235能夠作為燃料,其他的只能作為貧鈾被用作其他用途,甚至就連採礦和冶煉方式都需要因此發生一定改變,使用包括浸出、分離、純化、濃縮、沉澱等多個工序的溼法冶金,而更重要的是全世界鈾礦資源的分佈並不均勻,中國的鈾礦分佈稱不上多,因此在這方面遇上了問題。
然而這種情況卻並非完全無法改變,破局的方向就在海上,海水的成分非常複雜,全球的河流每年都在裹挾大量礦物流入海洋,海底礦脈和火山等地質活動也在源源不斷向海水釋放各類礦物,因此據推測每一噸海水中含有的鈾濃度就達到3PPB,如果用全球的海水量來進行計算,那麼海水中蘊含的數量達到了45億噸,遠遠超過了目前人類在陸地上已經探明的鈾礦儲量,但開採海水中的鈾並不容易,海洋環境複雜、金屬離子強度高、鈾濃度低和非常嚴重的海洋生物汙染,都對海洋中鈾礦的開採提出了挑戰。
中國海南大學以及中國南海海洋資源利用國家重點實驗室常務副主任王寧就針對這一問題進行了較為深入的研究,並率領自己的團隊取得了一系列的重要成果,例如DNA奈米籠凝膠、BP CNF‐MOF氣凝膠、黑磷奈米片在內的一系列技術和材料,甚至刊登在《自然》等頂級學術期刊上,而近期這位教授和他的團隊又取得了新的成果,這是一種雙功能聚合物多肽水凝,主要成分是一種omiganan多肽,這種材料不僅具備高抗菌活性,還具備極強的與海水中的鈾物種結合的能力,其OP分子鏈上的氨基酸為鈾分子配位提供了大量活性位點,因此具備非常強的鈾收集能力,具體來說它能夠做到7.12mg g-1的提取能力,還能重複使用,這無疑展現出了一條低成本從海水中提取鈾的路線。
簡單來說,中國專家研發的這種材料不論是直接投入使用,還是作為先導技術和研究引出中國對這一方面更加先進的研究,都能促進中國實現海水大量提取鈾的步伐,使得中國在未來的千年中不愁核能燃料問題,並將其應用在更加廣泛的方面。