想用核燃料？去哪里找鈾？答案在大海里

材料牛注：相比于化石燃料，核能有很高的效率并且比較清潔，但是因為放射性廢物處理問題和核泄漏事故的發生，核能仍然是一種具有爭議性的能源。不過，核能還是人類從化石燃料通向無碳燃料時代的過渡。隨著地下鈾儲量的減少，人們正在想辦法從海洋中獲取鈾。斯坦福大學的一個研究團隊，近期開發了一種從海水中提取鈾的新技術。

該項目的研究人員Steven Chu表示：在本世紀的大部分時間里，我們所需電能的大部分將來自于化石燃料和其他清潔能源的混合能源。我相信核電會成為該混合能源的重要部分，所以確保鈾的來源是非常必要的。

澳大利亞，加拿大，哈薩克斯坦三國的鈾產量之和約占世界的70%，但是對于大多數國家來說，并沒有豐富的鈾儲量，從海水中提取鈾成為必需的選擇。然而海水中的鈾濃度實在太小，根本不能應用。該項目的合作者之一Yi Cui說：“大海中的鈾濃度是極小的，就像是一粒鹽溶解在一升水中，但是海洋如此龐大，只要我們能夠有效地提取出這些微量的鈾元素，供應量也是無窮的。”針對這個問題，該研究團隊致力于開發新材料，提高鈾濃度。

此前，橡樹嶺國家實驗室的研究人員已經發明了一種能夠以氧鈾離子的形式提取鈾元素的材料，就像海綿一樣從水中吸出來。該材料是用一種叫做偕胺肟的化合物包覆的塑料纖維，它能夠吸引氧鈾離子并把它們固定在纖維表面。一旦纖維被浸透，氧鈾離子就能夠釋放出來，然后在反應器中提煉出來就可以使用了。

斯坦福的研究人員也是使用類似的結構，他們自己制造了由碳和偕胺肟制作的傳導纖維，使他們能夠發出電振動，吸引更過的氧鈾離子到每一縷纖維。這種在前人基礎上改進的方法主要關心一下三個問題：纖維能夠保持的鈾容量，捕獲氧鈾離子的速率，纖維能夠被重復利用的次數。

在并行測試期間，同樣的時間內，當之前的纖維達到飽和時，新的傳導材料已經捕獲了九倍多的鈾，并且仍然有剩余空間來吸收更多的鈾。在11個小時的測試時間里，斯坦福大學研究出來的新纖維多吸收了三倍量的鈾元素，而且是具有可重復性的。

Steven Chu表示：核能是我們通向后化石燃料時代的橋梁，對于大部分沒有陸地儲鈾的國家，海水提取鈾元素給他們的能源需求帶來了充足的原材料。當然該材料要進行大規模的商業化實施還有很長的路要走，但我們相信這項研究成果標志著我們已經向前邁出了一大步。

目前，該研究成果已發表在期刊Nature Energy。

原文鏈接：Electrified fibers help pull uranium out of seawater.

文獻鏈接：A half-wave rectified alternating current electrochemical method for uranium extraction from seawater.

本文由材料人編輯部丁菲菲提供素材，陳靜編譯，點我加入材料人編輯部。

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