Новая технология повышает эффективность добычи урана из морской воды в 40 раз

В океане содержится колоссальное количество урана — около 4,5 миллиарда тонн, что в тысячу раз превышает запасы на суше. Тем не менее, извлечение этого элемента представляет собой сложную задачу, так как в одной тонне морской воды лишь 3 миллиграмма урана, который смешан с ванадием, создавая технические трудности для выделения чистого урана.

Исследователи из Центра передовых исследований редких изотопов при Университете Ланьчжоу разработали новый подход, который повысил эффективность разделения урана и ванадия в 40 раз и улучшил его адсорбцию.

В своей работе ученые использовали металлоорганические каркасы (MOF) — материалы с гибкой структурой и высокой площадью поверхности. Однако предыдущие попытки улучшить MOF приводили к уменьшению его активности. Для решения этой проблемы в каркас были добавлены молекулы дифенилэтилена (DAE), что позволило ему адаптироваться под воздействием ультрафиолетового света, сохраняя при этом свои свойства.

Эксперименты с искусственной и настоящей морской водой показали, что материал DAE-MOF может поглощать 588 миллиграммов урана на грамм и разделять уран и ванадий с коэффициентом 215. Эти результаты превосходят показатели всех известных адсорбентов для извлечения урана.

Ранее Япония была лидером в добыче урана из морской воды, когда в 1980-1990-х годах японские ученые получили 1 килограмм уранового концентрата. Однако сейчас инициатива переходит к Китаю. В 2019 году Китайская национальная ядерная корпорация (CNNC) объединилась с 14 научными учреждениями для создания Альянса по разработке технологий добычи урана из моря с целью выхода на промышленное производство к 2050 году.

С 2021 по 2025 годы планируется повторить успех Японии, добыв 1 килограмм урана, а к 2035 году построить пилотную установку, способную извлекать уран тоннами. Реализация этих планов имеет важное значение для страны: по данным МАГАТЭ, к 2040 году Китаю потребуется более 40 тысяч тонн урана. Успех в этом проекте будет способствовать обеспечению энергетической безопасности и устойчивого развития.