У міру того, як Китай розширює свою ядерну енергетичну інфраструктуру і збільшує енергетичні потужності, попит на уран також зростає. У 2024 році країна імпортувала 13000 тонн природного урану, тоді як видання SCMP повідомляє, що внутрішнє виробництво становить лише близько 1700 тонн. За оцінками Міжнародного агентства з атомної енергії, до 2040 року попит на уран у Китаї перевищить 40000 тонн.
Щоб дізнатись останні новини, слідкуйте за нашим каналом Google News онлайн або через застосунок.
Попит вже давно досяг такого рівня, що китайські уранові шахти не встигають за ним, і щоб закрити цю прогалину, китайські вчені звернули свою увагу на море. За оцінками, світовий океан містить у 1000 разів більше запасів уранової руди, ніж земля, а це близько 4,5 мільярдів тонн урану.
Процес, однак, не такий простий, як здається. У морській воді концентрація важких металів надзвичайно низька – всього 3,3 міліграма на тонну. Щобільше, присутність перехідного металу ванадію в морі становить певну проблему, оскільки він має хімічні властивості, подібні до урану, і їх потрібно спочатку розділити за допомогою складного процесу екстракції.
Зростання попиту на видобуток морського урану призвело до революційних досліджень. Передовий науковий центр рідкісних ізотопів Ланьчжоуського університету розробив технологію, яка підвищує ефективність розділення урану і ванадію в 40 разів. Цей прорив дозволяє селективно захоплювати іони урану над іонами ванадію.
Дослідження, проведене під керівництвом професора Пан Дуоцяна з Наукового центру Frontiers, було опубліковане в міжнародному журналі Nature Communications на початку цього місяця. Адаптація до широкомасштабного використання може забезпечити Китаю сталий і незалежний спосіб забезпечення надійного постачання урану.
Металоорганічні каркаси (metal-organic frameworks (MOF)) – це унікальний клас сполук, що поєднують неорганічні та органічні елементи. Вони утворюють координаційний полімер, який відрізняється від звичайних адсорбентів своєю структурою, що легко налаштовується, різноманітними функціями та великою площею поверхні. Ці якості роблять MOF високоефективними для селективного розділення урану.
Однак використання існуючих MOF пов’язане з певними проблемами. «Проєктування MOF з надто точними співвідношеннями структура-активність часто призводить до зменшення питомої поверхні матеріалів і зменшення щільності активних центрів», – пояснив професор Пан в інтерв’ю Science and Technology Daily.
Щоб розв’язати цю проблему, дослідники інтегрували молекули вуглеводню дифенілетилену (diphenylethylene (DAE)) в матеріали MOF. Цей інноваційний підхід дозволяє MOF регулювати розмір пор під впливом ультрафіолетового світла. Модифікований матеріал DAE-MOF був протестований в імітованій і реальній морській воді, що містить метали, подібні до урану, для оцінки його здатності до адсорбції урану.
Випробування показали, що матеріал DAE-MOF має адсорбційну здатність поглинання урану 588 мг на грам і коефіцієнт розділення урану і ванадію 215, що значно перевершує всі попередні матеріали, випробувані як в імітованих, так і в природних умовах морської води.
З 1980 до 1990 років Японія очолювала розробку технології видобутку урану з морської води, досягнувши видобутку 1 кг уранового концентрату, завдяки масштабним морським випробуванням, що стало найвищим показником на сьогодні.
У листопаді 2019 року державна Китайська національна ядерна корпорація, яка керує всіма аспектами галузі, створила Інноваційний альянс з технології видобутку урану з морської води за участю 14 вітчизняних науково-дослідних інститутів.
Альянс поставив перед собою амбітні цілі на наступні 30 років, до 2050 року. З 2021 по 2025 рік перший етап спрямований на те, щоб повторити досягнення Японії на рівні кілограмів. Довгостроковий план альянсу включає будівництво демонстраційного заводу в тоннах до 2035 року і досягнення безперервного промислового виробництва до 2050 року.
Читайте також:
- Китайці подолали проблему, яка знищила проєкт Hyperloop Ілона Маска
- Новий квантовий супутниковий зв‘язок Китаю практично неможливо зламати