Создан инновационный метод добычи урана из океана с помощью акриловых волокон

image

Исследователи из Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории в штате Вашингтон разработали новый способ добычи урана из океана. Он заключается в том, чтобы взять акриловую пряжу, пропитать ее специальным адсорбентом и опустить на время в океан. Спустя определенное время с пряжи, покрытой полимером, можно экстрагировать закись-окись U308. Из этого соединения производят топливо для ядерных реакторов. Согласно этой схеме, добыча урана при помощи пряжи — не такое уж и сложное занятие. Проблема возникла только с поиском подходящего для этих целей адсорбента, но исследовали решили и ее. Что касается урана, то по данным Всемирной ядерной ассоциации, его в океане в 500 раз больше, чем золота в земной коре. Сложность в том, чтобы добыть этот элемент, поскольку концентрация урансодержащих ионов составляет всего 3 мг на кубометр морской воды.

Картинки по запросу уран в океане

Если же научиться делать это, то учитывая размеры Мирового океана, человечеству в ходе масштабной разработки «жидких месторождений» станет доступно 4,5 миллиарда тонн урана. Этого количества хватит на 6,5 тысяч лет при условии сохранения текущего уровня потребления электроэнергии.

На прошлой неделе исследователи рассказали подробнее об открытом ими адсорбенте, который является непременным условием для добычи урана из океана. Им стал органический полимер, который обходится относительно дешево, плюс имеет способность связывать уранил-ионы.

Командой специалистов был проведен опыт, в ходе которого акриловую пряжу, предварительно вымоченную в полимере, опускали в морскую воду с имитацией слабого течения. За один месяц удалось собрать 5 грамм закись-окись U308. Немаловажно, что органический полимер оказался безопасным для обитателей океана, и это значит, что добыча урана не повлияет на состояние окружающей среды. Кроме того, другая группа ученых утверждает, что снижение уровня концентрации урана в Мировом океане не окажет негативного влияния на экосистему.

В качестве пряжи можно использовать любую акриловую ткань или просто одежду из second-hand. Ткань или пряжу можно использовать много раз, но требуется после каждого “погружения сети” выделять уран из полимера. После этого процесс можно повторить.

Справка:

На заре массового использования технологий получения электроэнергии из возобновляемых источников было принято приводить оценки запасов нефти, газа, угля, урана на нашей планете, выраженные в годах потребления в привязке к какому-то определенному году. Из всех этих полезных ископаемых только угля на Земле оказывалось много, что хватило бы на несколько сотен лет. Все остальные энергоносители должны были закончиться в течение ближайших нескольких десятилетий.

Ядро ядерного реактора с управляющими стержнями в Civaux, Франция

Ядро ядерного реактора с управляющими стержнями в Civaux, Франция

Это касалось и изведанных запасов урана. По разным оценкам, его хватило бы максимум на 70-90 лет использования если в качестве эталонных годов по потреблению урана брать 1990-е.

Однако всегда подчеркивалось, что в Мировом океане содержится огромное количество урана, на порядки превышающее разведанные материковые месторождения. Главная проблема – это низкое содержание этого элемента в морской воде. Из-за этого его добыча из морской воды длительное время считалась экономически невыгодной. Однако, новый способ добычи урана из морской воды, предложенный учеными Стэнфордского университета, может сделать воды Мирового океана неиссякаемым источником ядерного топлива для нашей цивилизации.

В воде морей и океанов уран содержится в виде положительных уранил-ионов. Общая масса содержащегося в океанической среде урана оценивается в 4.5 млрд тонн. Такого количества урана, будь он извлеченным из морской воды, хватило бы для непрерывной работы всех существующих АЭС планеты в течение 6000 лет. Звучит все это здорово, но добыть уран из соленых вод океанов и морей не так просто.

Концентрация урана в морской воде настолько низка, что ее можно сравнить с растворенной в литре воды крупинкой соли (3 части на один миллиард). Но в океанах содержится столько воды, что если наладить добычу всех этих крупинок, то мы получим практически неиссякаемый источник урана.

Обычно для добычи уранила из морской воды используются пластиковые волокна, покрытые органическим соединением амидоксимом (amidoxime). Ионы уранила осаждаются на амидоксимовой поверхности волокон, и в дальнейшем могут быть извлечены и переработаны в ядерное топливо. Сегодня задача состоит в том, чтобы понять, как быстро ионы могут быть захвачены амидоксимом, сколько их осаждается на единицу поверхности, и как часто такие волокна могут использоваться повторно.

Стэнфордской команде исследователей с помощью проводящих гибридных карбоново-амидоксимовых волокон удалось продвинуться по всем этим трем показателям. Посылая вдоль волокон электрические импульсы, им удалось осаждать до девяти раз большее количество уранила, чем ранее. В течение 11-часового эксперимента в Half Moon Bay, ученым удалось абсорбировать в три раза большее количество урана, при этом время использования волокон с амидоксимом увеличилось в три раза.

Исследователь Chong Liu проверяет карбоново-амидоксимовый электрод перед началом эксперимента

Исследователь Chong Liu проверяет карбоново-амидоксимовый электрод перед началом эксперимента

В 2012 году другой команде исследователей из Японии, занимающейся этой же проблемой, удалось оценить стоимость добычи одного килограмма урана по традиционной технологии. Тогда фигурировало число в 300 долларов за килограмм. Это было в три раза больше “рыночной” цены урана в то время, и, разумеется, ни о каком коммерческом использовании такой технологии тогда речь не шла.

Но сейчас цена получения урана из морской воды по технологии, разработанной в Стэнфорде, составляет уже около 150 долларов за килограмм урана. Так что, все еще может измениться.

“У нас еще очень много работы, но мы уже четко знаем, куда идти, чтобы внедрить нашу технологию в жизнь,” – отметила соавтор работы, Li Cui. “В нашем веке, какие-то каналы получения электроэнергии из различных источников могут быть либо исключены, либо наоборот, вернуться в употребление (речь идет о закрытии “грязных” угольных ТЭС в развитых странах и неопределенности развития атомной энергетики)… Я верю, что электроэнергия, полученная на АЭС, будет частью этой смеси.”

Источники: https://batareyki.net/, https://habr.com/

Понравилась статья? Тогда поддержите нас, поделитесь с друзьями и заглядывайте по рекламным ссылкам!