寂静回声 发表于 2026-2-25 12:45:14

从海水中提取铀算什么新鲜事吗

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1953 年:英国原子能机构(UKAEA)开展了最早的海水提铀研究,启动了名为 “牡蛎计划”(Project Oyster)的项目,探索从海水中提取铀的可能性。
1964 年:Davies 等人在《Nature》期刊发表了关于海水提铀的里程碑式论文,系统阐述了这项技术的原理与潜力,成为该领域被广泛引用的经典文献。

1960 年日本开始研究,1974 年启动国家级海水提铀计划,1986 年建成年产 10kg 铀的实验工厂,是世界上第一个开发海水铀源的国家。
20 世纪 60 年代美国、法国、德国等也相继开展相关研究,探索了溶剂萃取、离子交换、吸附等多种技术路线。
20 世纪 60 年代中国在上海成立海水提铀办公室,1967 年组建 “671 课题组”,1970 年成功从海水中提取出 30 克铀。

早期材料主要使用水合氧化钛(TiO₂)等无机吸附剂,在日本和英国开展。
在实验室里可行,但材料脆、吸附慢,无法耐受严苛的海洋环境。
20 世纪 80 年代后,偕胺肟基功能材料成为研究主流,大幅提高了铀的吸附选择性和容量。
日本在 2000 年前后完成规模化海试,两年内提取出约1 千克铀。


2010 年代,美国通过能源部(DOE)2011 年启动的跨学科项目加速研发,参与机构包括橡树岭国家实验室(ORNL)、西北太平洋国家实验室(PNNL)及多所高校。关键突破包括:
接枝偕胺肟与亲水基团(羧基、膦酸)的高密度聚乙烯编织纤维;
比表面积强化(中空、花状等截面纤维);
到 2016 年,真实海水下吸附量提升至3–5 克铀 / 千克以上,可重复使用性(多循环)明显改善,成本预测从超过 1000 美元 / 千克降至约660 美元 / 千克甚至更低(乐观模型)。


2020 至今的纳米结构时代,研究人员开始使用共价有机框架(COF)和金属有机框架(MOF)。
这些材料在分子层面被设计出刚好能 “装下” 铀离子的空腔,同时避开其他矿物质。

微生物和藻类会在提取 “网” 上大量生长,堵塞铀的结合位点。
海水中富含钒,化学性质与铀接近。多数现有吸附剂会先被钒 “占满”,影响提铀效率。


海水中铀浓度仅 3ppb,成本高、目前尚无全尺寸工业化装置,大规模部署需要广阔海域或浮动平台,带来环境与运营问题。
全球多国仍在持续投入研发,目标是降低成本至陆地铀矿开采水平,为核能发展提供稳定的铀资源保障。

北得克萨斯大学等团队开发出基于偕胺肟功能化 sp² 碳共轭 COF并掺杂导电 PEDOT 聚合物的电极体系,实现主动电沉积而非被动吸附。这类体系可实现快速提取(实验中 24–48 小时去除大部分铀)、更高单位质量吸附量、无位点饱和的连续运行,且易于再生。研究认为:3–5 年内可出现工程化集成系统,5–10 年内具备商业化潜力。
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