科學(xué)前沿觀天下 篤學(xué)明理洞寰宇

放射性鈾元素是核工業(yè)中的一種重要原料，也是許多國(guó)家夢(mèng)寐以求的珍貴材料。最近，美國(guó)科學(xué)家取得了突破性進(jìn)展，通過(guò)利用海洋、或漂浮在海洋中的化學(xué)物質(zhì)即可無(wú)限量地獲取鈾原料，這無(wú)疑開(kāi)啟了全新的核燃料生產(chǎn)方式。

近日，美國(guó)研究人員使用特制的紗線來(lái)提取海水中含有的天然微量鈾，并且成功獲取了5克黃餅——一種用作核能發(fā)電燃料的粉狀鈾濃縮物。太平洋西北國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（PNNL）的生物地球化學(xué)家Gary Gill表示，這是一個(gè)重要的里程碑，這種方法使海洋成為地球上最大的鈾存儲(chǔ)庫(kù)，具有極高的商業(yè)吸引力。

美國(guó)能源部PNNL團(tuán)隊(duì)與超臨界技術(shù)公司（LCW）的科學(xué)家合作進(jìn)行這項(xiàng)研究。LCW的研究人員研制出一種特殊的丙烯酸纖維，通過(guò)吸附天然存在于海洋中的溶解鈾，并從海水中提取出來(lái)，PNNL則評(píng)估和測(cè)試了這些材料捕獲鈾的能力。

研究人員對(duì)常規(guī)的廉價(jià)紗線進(jìn)行了化學(xué)改性，將其轉(zhuǎn)化為對(duì)鈾有選擇性的高效可重復(fù)使用的吸附劑。然后將紗線直接放入海水中，或者將海水泵入實(shí)驗(yàn)室，在給定足夠時(shí)間的情況下，鈾以化學(xué)吸附的方式被吸附于紗線上。多年來(lái), 科學(xué)家們一直在努力優(yōu)化這項(xiàng)技術(shù)，而事實(shí)證明這一技術(shù)的回報(bào)將會(huì)很大。這不僅僅因?yàn)橛煤?jiǎn)單易行的鈾提取方法代替了傳統(tǒng)的鈾挖掘，更重要的讓美國(guó)獲得了幾乎無(wú)限的核原料供應(yīng)。

雖然海水中鈾的濃度很小很小，但是海洋占到了地表的71%，如果能夠有效地提取這些痕量物質(zhì)，對(duì)人類(lèi)來(lái)說(shuō)將是無(wú)止境的。研究人員估計(jì)海洋中至少儲(chǔ)備有40億噸鈾，這是陸基礦石中已知量的500倍！鑒于吸附材料的制造成本低廉，將這一技術(shù)擴(kuò)大規(guī)模后無(wú)疑成為陸基開(kāi)采的有力競(jìng)爭(zhēng)者。

目前，科學(xué)家仍有很多工作需要去完成，包括調(diào)查這種纖維可以提取的其他種類(lèi)的化學(xué)物質(zhì)種類(lèi)。毋庸置疑的是，我們可能離大規(guī)模的能源革命更近了一步，推動(dòng)這項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展具有非常重要的意義。

參考文獻(xiàn)：We Can Now Harvest Radioactive Uranium From The World's Oceans，ScienceAlert，16 JUN 2018.mg