海水里的核燃料

朱志尧

蓝蓝的海水晶莹剔透,里面好象一无所有。

这其实是服睛欺骗了你。水是“万能的培剂”。各种物质都能榨解于水,只是有的容易解,有的较疫帘解,有的几乎不落会了。人们已经在海水里找测了80多种元素,几是陆地上有的元素,差不多都能在海水里找到。

如果你有本事把海水里溶解的五亿亿吨盐类统统提取出来,堆放到陶地上,那就能把地面一下子填高150米!可惜,直到现在,蕴账在海水里的这些化学资要,除了氨、销、演、镁等少数几种例外,其余都还在那里“悠哉游哉”,“无所事事”。

最近有一一种元素似乎“异军突起”,开始引人注目,这就是大名鼎鼎的铀。

有谁不知道铀呢?它是原子弹里的“炸药”,核电站里的“燃料”。一公斤铺通过原子裂变反应释放出来的能量,抵得上两千多吨好煤。

能源紧张已经成为当今世界上顶伤脑筋的大问题,石油短缺的情况尤其明显。原子能(或者叫核能> 一定会成为未来能源舞台上的“主角”。

可是,你要开发原子能吗?就目前的技术水平来看,首先得有铺资源。陆地上有开采价值的铀矿实在不多,只有几百万吨。估计到本世纪末,全世界对铀的需要量将增加倍。长此以往,用不了多久,陆地上的铀矿资源就有开发尽的危险。

“宜未雨而绸缪,毋临渴而掘井。”许多人于是把找的目光转向蓝色的海洋。

浩瀚的大海是“水的王国”,那里储存着13亿(一说13亿7千万)立方公里的海水,这么多的海水里溶解有40(一说45亿)吨铀,比陆地上的铀矿资源多几百甚至上千倍!

如此庞大富有的“水中铀矿”当然是诱人的。但是,麻烦的问题在于海水里含铀的浓度太低,300吨海水里的铀加在一起才够一克,如果按矿石的品位来说,那可真是“贫矿中的贫矿”了,提取实在有困难。

英国人最早进行海水提铀的尝试。他们使用一种能够富集铀的吸附剂,这种吸附剂的表面具有某种特殊的性能,能够把从旁边流过并且接触到的海水里的铀吸附到自己身上。等到吸附剂“吸饱喝足”,我们再把它们吸附的物质“解吸”下来分离,就能得到我们所需要的核燃料。对这种吸附剂有很多要求:性能稳定,不溶解于海水,可以重复使用;吸附容量大,速度快,效率高;没有毒性,不污染海水;来源丰富,价格便宜,可以大量生产,等等。

海水提铀,吸附材料是关键,许多国家都在研究吸附剂,结果吸附剂就如雨后春笋,大量涌现:人造的、天然的、无机的、有机的,品种繁多,不一而足。无机的吸附剂已经研究出了几百种,主要是钛、铝、锌、锰、铁、铅等等的氧化物、氢氧化物和碳酸盐。现在看来,人造的水合氧化钛是“主角”,把它们沉淀在话性炭上,一克这样的吸能剂铁能收明五、六百微克(-微克等于一百万分之一克) 甚至更多的铀。

对方铅矿等天然矿石的吸附能力也进行了研究,并且取得了比夜携意的结果。有人设想。如果在道当的海湾里修建一道几公里长的堤坝,坝里装有便宜的方铅矿颛粒吸附剂,让海水不能地保持与吸附剂良好的接触,那么这套工程每年就可以给我们从海水里回收几百吨铀资源。

人工合成的有机吸附剂也不少,间柴二酚肿酸树影、砷酸经其方警环纤维果合体等都是。吸附能力强是它们的长处,生产成本高是它们的不足。

当然,回收得水触的方法,除了吸用剂吸附法以外,还有用有机格剂靠重力分离的溶剂提取法、加金属氢氧化合物等使之与铀一起沉淀的共沉法、陪着在气泡上的浮选法以及生物利用法等等。前面可三种方法对含销散度这样稀的海水收效不大,只有生物利用法还有希望,目前正在进行进一步的研究。

比如,现在就有人在海洋生物身上比打主意。他们发现,某些海藻(比如小海藻)具有很强的富集铀的本领,可以成为我们采铀的“帮手”。这些微型海藻繁殖迅速,机体里的含铀浓度比天然然梅水高出几千甚至上万倍,干物质里的含储量可达万分之三,为我们进一步提铀创造了条件。

有了优良的吸附剂,海水提铀是是不是就万事大吉了呢?不远还只老走了第一步。则忘了,海水含铀的浓度是那样的稀,以至一个年产1000吨铀的工厂,每天必须保证让30亿立方米的海水同吸附剂接触。这是一个多么惊人的数字啊。处理这么多梅水的方法相设备都还是接悬而未决的问题

现在海水提铀小规模试验已经成功,大规模生产还得克服不少困难。

许多国家的科学家都在既跃欲试,竞相回收海水里的铀、希望能在这个领域里取得重大的突破。

六十年代以来,继英国之后,联邦德国、法国、意大利、瑞典,日本美国等国在这方面做了不少工作,在具体研究成果方面,并且有自己的特色。

在具体研究成果方面,日本的水平是最高的。他们决定在香川县仁尾町大约一万平方米的基地上建设一座示范工厂,从吸附铀起,到解吸、浓缩、分离为止实现连续操作,1980年9月开始动工,1984年中期完成,再经三年实验运转,估计一天汲取1000吨海水,每年生产五到十公斤海水铀。预计到九十年代,日本依靠海水提铀就能满足本国铀消费量百分之十到二十的需要!

前途是光明的。把海水提铀同滨海发电、海水淡化以至海水化学资源综合利用结合起来,就会使我们有可能以比现在小得多的代价取得大得多的效益。

再回到我们一开始就提到的能源话题上来。能源是一个国家发展生产和提高人民生活的物质基础,海洋是未来原子能燃料的最大“仓库”。海水里的铀如果全部提取出来,所含的裂变能就相当于一亿亿吨优质煤,比现在地球上全部煤炭的地质储量还多一千倍,即使今后能源消耗水平比现在提高一百倍,也可以绰绰有余地供应全世界一万年!

(《海底自由人》1981年4月河南科学技术出版社出版)


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