海水提铀|海水提铀从“实验室”走向“海洋”
我国成功开展功能纳米膜公斤级海水提铀海试试验
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用于海水提铀的膜组件 。
采访人员 秦志伟
30万吨海水才有1公斤铀 ， 不亚于“大海捞针” 。正是考虑到成本过高等问题 ， 社会对海水提铀可行性的质疑一直存在 ， 但这并没有影响科学研究的进程 。近年来 ， 随着核电的快速发展 ， 关于海水提铀的研究成果越来越多 ， 但工程化海水提铀的低成本解决方案却寥寥无几 ， 更多研究成果仅停留在实验室阶段 。
中国科学院上海高等研究院（简称上海高研院）绿色化学工程技术研究与发展中心研究员姜标团队研究海水提铀近十年 。不久前 ， 该团队通过产学研合作 ， 提供了一种海水提铀低成本解决方案 ， 有效推进海水提铀从“实验室”走向“海洋” 。
从一次偶然到上百次工艺验证
谈及为何涉足海水提铀研究领域 ， 姜标称：“是一次偶然 。”
2011年 ， 中国科学院部署启动“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 。他带领团队利用先进的纳米技术分离提取用于冷却剂与核燃料溶剂的锂同位素 。
核与铀总是“形影不离” 。在项目实施过程中 ， 姜标突发奇想：“既然利用纳米技术可分离提取锂同位素 ， 是否也能提取铀？”
在那时 ， 包括姜标在内的科学家很清楚 ， 陆地铀资源难以满足未来核电的发展需求 ， 必须找到补充或可替代方案 。最终 ， 姜标团队证明他的设想是可行的 ， 但他们并不满足仅限于实验室中 。
成本高一直是海水提铀难以解决的问题 ， 材料和海洋工程是两个主要制约因素 。
降低材料成本是第一步 。“需要找到可规模化生产的低成本、铀吸附性能良好的吸附材料 ， 并加工成可海试实施的形式 。”项目负责人之一、上海高研院副研究员李继香说 。
为此 ， 姜标团队基于静电纺丝技术 ， 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能膜 。近10年间 ， 他们完成了从实验室膜片到工业膜组件的批量生产 ， 开展了上百次模拟循环吸附/脱附工艺验证 。
姜标解释道 ， 工艺验证的目的有两个：一是测试使用寿命 ， 这是降低材料成本的关键；二是证明材料是环保的 ， 避免对海洋造成污染 。
其间 ， 姜标团队得到中国科学院重点部署项目“盐湖卤水若干战略性元素提取”的支持 。该项目针对盐湖资源综合利用 ， 以国家战略元素锂、硼和铀的提取为目标 ， 支撑战略性先导科技专项（钍基熔盐堆核能系统）和地方特色经济发展 ， 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
基于“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” 。相比于海洋 ， 盐湖的铀含量更高 ， 但盐分也高 。虽然试验成功 ， 但湖上的基础设施因盐分过高而损毁 ， 他们投放了10个膜组件 ， 只收回两个 。不过 ， 这次“小试牛刀”奠定了他们开展海水提铀的信心 。
“一根1米高圆柱形工业膜组件的有效吸附面积可达6600多平方米 ， 相当于一个足球场那么大 。”姜标对采访人员说 。
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