这是一块天然铀矿石金牛股,由它生产的浓缩铀,是核裂变的关键原料。
原子弹、氢弹、核潜艇、放射治疗、农业育种,还有最关键的——核电站,全都靠它运转。
可你知道吗,我们中国,是一个极度缺铀的国家。
光2021年一年,我们就进口了1.3万多吨的铀,花掉13亿美元。
而另一边金牛股,是已建和在建的70多座核电站嗷嗷待哺。
缺口正在快速扩大,怎么办?
大家好我是火箭叔,现在,办法来了——中国的科学家研发出了一种全新的方法,能以极低的成本从海水中提取出铀。该论文已经发表在五月的《自然》杂志上,一旦规模化,将彻底解决我们的“铀焦虑”,下面我们就来了解一下。
海洋其实是一座被忽略的“铀矿”,科学家估计,其中蕴藏着约 45 亿吨铀——是陆地探明储量的千倍以上,足够人类用上万年。但它非常稀薄,每升海水中仅含约 3.3 微克,相当于在30万瓶矿泉水中只能找出一粒盐那么大的铀。过去60年,全球科学家试过各种“捞铀”方法:日本人用“吸附布”像捕鱼网一样拦截铀离子,但效率太低,1990年代费尽力气才从海里捞出1公斤铀;美国人尝试通电吸附,可耗能巨大,成本高达每公斤360美元,根本无法大规模应用。
而中国的科学家则在他们跌倒的地方继续深挖,终于,为世界带来了一种全新的技术——双极电化学提铀技术,直接把成本砍到每公斤83美元!咱们简单介绍一下,它采用双极铜电极系统,既有正极也有负极,两端都能同步捕捉铀离子,而传统方法只在正极能吸附铀。在通上比手机充电电压还低的0.6伏电后,就可以在40分钟内完全提取出流经期间海水中的铀——提取率比老方法高了10倍,而能耗却低了1000倍。所以成本直线下降,只有物理吸附法的 40% ,旧电化学法的 23% 。
所以,咱们的铀产量是要起飞了吗?可能还没那么快。
要将实验室成果推向工业化,仍面临不少挑战。首先,装置规模化后,如何保持相同的提取效率是关键——小体积测试能在 1 升海水中实现 100% 提取,但在 100 升以上的大流量系统中,铀离子捕捉率可能下滑,需要优化电极排布或堆叠密度;其次,海水中含有钒、铁、钙等干扰离子,它们的化学性质类似铀,曾让传统吸附材料“晕头转向”。要保证电极对铀离子的高选择性、避免被杂质“抢占”吸附位点,必须在材料表面做更精细的化学改性;最后,海洋环境复杂多变,电极耐腐蚀性和抗生物污染能力也要大幅提升。科研团队正计划通过电极表面涂层、增加流场设计以及在线清洗等手段,一步步化解这些难题,为 2035 年前建成示范工厂、2050 年前实现工业化生产奠定基础。
国际能源署预测:2030年中国核电容量将超美欧总和。所以你说这场技术突破是不是来得正是时候。一旦成功落地,它必将彻底改变中国乃至全球的核燃料格局。当科学家把海水变成“铀矿”,辽阔海域将成为我国核能的“战略储备仓库”。核电站不再为燃料发愁,能源安全与低碳发展也将得到双重保障。让我们一起见证这场中国科技助推的能源革命!
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