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10 韓國再度關閉國內老舊核電機組 11 美國國家實驗室成功自海水萃取出粉狀鈾 12 國外新聞
美國國家實驗室成功自海水萃取出粉狀鈾

11 美國國家實驗室成功自海水萃取出粉狀鈾

譯‧ 編輯室



美國西北太平洋國家實驗室(PNNL)研究員與 LCW 超臨界流體科技公司(LCWSupercritical Technologies)合作,使用丙烯酸纖維(acrylic fiber)製成的濾網,首次自海水中成功提取黃餅(yellowcake)—即一種用於生產核能發電燃料的粉末狀鈾。研究小組表示,該技術所用到的材料廉價,未來可在成本上與陸上鈾礦開採互相競爭。

所使用的材料丙烯酸纖維是由位於美國愛達華州的 LCW 公司,在獲得美國能源部的支持下所開發。PNNL 與 LCW 公司使用新的過濾方式,使用丙烯酸纖維製成的濾網從海水中萃取鈾,這種材料耐用、可重複使用,加上該種材料的吸附性是可反轉的,萃取出的鈾可輕易獲得並加工成粉狀鈾。

研究小組在 PNNL 位於華盛頓州海洋科學實驗室旁邊的海灣,使用海水進行了 3 次獨立的測試,在模擬開放式海洋的環境條件下,把重 1 公斤、外觀像香蕉的丙烯酸纖維濾網放入水缸中一個月,利用不斷地打入海水來模擬波浪循環流經濾網。而隨著海水的流動,濾網上的纖維就會把海水內的鈾吸附到分子上以方便提取,之後再由 LCW 公司將鈾萃取出來,獲得大約 5 公克的鈾。PNNL 研究人員吉爾(Gary Gill)表示,「5公克或許聽起來不多,但若將其相加起來看就可能變得相當可觀」,也表明了這項方法非常具有商業吸引力,是一個非常重要的里程碑。



LCW 公司總裁魏建謨教授指出,這種可吸附的材質成本低廉,甚至可使用廢棄紗線來生產,所利用的纖維還可用於環境清理,以及從海水提取其他種類的金屬,如釩。LCW 公司現在正為了與 PNNL 合作,在墨西哥灣進行示範性海水萃取鈾以申請資金,由於這種材質在暖水中的吸附能力表現要更好,預計在墨西哥灣示範性實驗中的萃取速度,將是目前結果的 3-5 倍,可進一步提高此萃取方式的經濟效益。

海水中除了鹽之外,還含有硫酸鹽、鎂、鉀、溴化物、氟化物、金與鈾,平均每公升海水中含有 3 微克的(0.003 公克)的鈾,看起來量相當稀少,但若從整個海洋的大小來看,估計海洋中鈾的總體積將比陸地上的鈾礦多出 500 倍—相當於有 40 億噸,足以供 1,000 座 1 百萬瓩的反應爐運轉 10 萬年。

此外,海水中的鈾含量有著「假平衡狀態(pseudo-equilibrium)」的特性,只要海水中的鈾蘊含量維持著現有的水平,海水就不會再吸收任何來自海床岩石中的鈾;相反的,若大規模的在海水中開採鈾,導致海水中鈾的濃度下降,海床岩石就會滲出更多的鈾,直到海水維持含量平衡。由此可見,海洋在未來極可能是鈾礦的重要來源,目前日本與中國也都積極研究如何從海水中萃取鈾的方法。

根據天下雜誌報導,「超臨界流體技術」最早為德國人所研發,這項被稱作「綠色乾淨製程」的科技,把物質的壓力、溫度提高,使存在於自然環境中無毒的氣體狀二氧化碳超過臨界而轉化成流體狀態(即類似液態的流動性,但仍保有氣態的特徵),變得有能力穿透有機體。這種技術主要應用在有機萃取方面,如咖啡中咖啡因的去除、中藥與香水等貴重成分的萃取等。

但是,流體狀態的二氧化碳只能穿透有機物質,並無法穿透金屬,而 LCW 公司首創將該技術應用於固體(無機物)金屬物質的回收,在二氧化碳中添加螯合劑(即可與金屬結合之物質),藉由流體狀的二氧化碳將金屬(如工業廢棄物所含有的重金屬、稀土、貴金屬,以及放射性核能原料鈾等)萃取出來,再將二氧化碳還原成氣體狀態,還可進行重複使用,利用無毒性的技術取代傳統利用溶劑等化學原理來進行萃取,避免了二次污染的產生,因而被認作為「綠色製程科技」。

另外,專門製造核燃料的法商雅瑞華,也利用了 LCW 公司的超臨界流體技術,在美國華盛頓州 Richland 核燃料廠運轉產生的廢棄物,在其所燒成的灰燼中成功回收了鈾元素,在 32 公噸的放射性廢棄物灰燼中回收了 2 公噸的鈾,價值高達 5 百萬美元,同時也減少放射性廢棄物污染的問題。



參考資料:
1. World Nuclear News. “First yellowcake from seawater for US team.”
2. PNNL. “Seawater yields first grams of yellowcake.”
3. New Atlas. “Cost-effective method of extracting uranium from seawater promises limitless nuclear power.”
4. 天下雜誌,《海水提取鈾燃料、核廢放射污染有解? 81歲教授的野望》
10 韓國再度關閉國內老舊核電機組 11 美國國家實驗室成功自海水萃取出粉狀鈾 12 國外新聞
Last modified:2018-08-18 21:26:06 by nicenter Powered by TadBook2
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