SCMP：中国团队以超过美国目标水平 8 倍的速度从海水中提取铀元素

中国研究人员找到了一种方法，使得从海水中提取铀的速率是美国能源部设定目标速率的8倍多。这一发现使中国成为全球范围内探索核能资源来源的前沿国家。
来自青岛的中国科学院团队使用了他们自主研发的一种材料来实现这一功能。这种材料被称为 PhosCage，它是一种类似海绵的分子结构，内部充满了磷酸基团，可以充当化学陷阱。
在声明中，研究人员表示他们实现了每克吸附剂从天然海水样本中回收的铀含量达到了50.4 毫克——这一数值是美国目标值每克吸附剂回收 6 毫克克的8.4倍。
随后，他们将 PhosCage 转化为毫米级大小的珠子，使其在开阔海域中更容易部署和回收。这些珠子每克能够捕获 22.55 毫克铀，并且经过七次重复使用后依然保持良好的性能。
青岛生物能源与过程研究所的团队在声明中表示：“这项研究提出了一种从海水中提取铀的新方法，为开发能够捕获更多铀的吸附剂奠定了基础，这些吸附剂未来有望大规模应用。”
这项技术对中国来说可能尤为重要，因为中国不断发展的核能对铀的需求远远超过了自身的产量。
根据世界核能协会的数据，2024 年中国的国内铀矿产量仅为 1,600 吨——这一数量远远低于核反应堆所需的约 13,000 吨铀的需求。因此，中国不得不严重依赖进口铀资源，依赖度高达85%以上。
全球陆地上的已知铀资源总量约为 790 万吨。而海洋中则蕴藏着约 45 亿吨的铀资源，这些铀资源大多是在长时间内通过雨水冲刷岩石、再由河流输送至海洋而积累的。
但一吨海水中仅含有约 3.3 毫克的铀，从大量的水中筛选出这种元素十分困难。
而且铀并非是唯一存在这种情况的元素。海水中含有多种溶解元素，其中一些元素的含量甚至远高于铀本身。钒尤其难以处理，因为它会附着在相同的化学结构上，这使得这两种元素难以分离。
多年来，美国能源部在田纳西州和华盛顿州的国立实验室的科学家们一直致力于解决这一问题。橡树岭国家实验室研发出了能够吸附铀的特殊纤维，而太平洋西北国家实验室则在这些纤维在华盛顿州塞奎姆湾的天然海水中进行了测试。
在2016年时，美国最先进的吸附剂在长时间接触海水后，每克吸附剂能够吸附约 6 毫克铀。不过，这种方法的成本仍然远高于陆地采矿技术。因此，美国能源部在 2018 年项目结束后便停止了这项技术的推广使用。
根据《危险物质杂志》和《分离纯化技术》上发表的两篇论文，青岛团队的工作成功克服了部分主要的提取障碍。
例如，在含有多种金属的测试中，这种珠状材料明显倾向于选择铀元素，甚至超过了较难分离的钒元素。
然而，这些实验也存在局限性。研究人员先从青岛海岸采集了海水，并通过实验室的过滤系统对 25 升海水进行处理——而不是将其留在海洋中——因为在海洋中，波浪、洋流以及海洋生物都会增加处理的难度。
研究人员表示，后续的研究将集中在扩大实验规模上，以降低从海水中提取铀的成本。#烽火问鼎计划#