核電廠
美國、日本和中國正在爭先恐後地透過從海水中提取鈾來獲得可再生核能。美國最初以能源部實驗室的突破性進展引領了這項研究,但中國東北師範大學的研究人員取得了重大進展,目標是從海水中提取鈾成為可能。
世界上有440座核子反應爐,每年產生超過2500 TWh的電能,約占全球消耗量的10%,每年需使用約10萬噸天然鈾。據估計,海水中大約有40億噸鈾,如果完全提取,這種分裂材料將產生約1億TWh。
如果全球電力消耗穩定在每年40000TWh(目前約為25000TWh),如果核能產生100%的電力,海水中的鈾可以滿足2500年的所有電力需求。
另外,我們還將使用風能、太陽能和水等可再生資源。
當前的第二代和第三代反應爐僅利用5%的燃料。正在研發的第四代反應爐能從燃料中提取20倍的能量,那麽這個時間將延長至50000年。
但這還不是全部,海水中的鈾透過與地殼的地球化學交互作用(淋濾)不斷補充,主要是透過河流的流動。地球上約有1.4萬億噸海水,含有40億噸鈾,並且不斷得到補充,從長遠來看,核能的潛力是巨大的和永續的。
自然鈾
鈾的提取是用吸附性材料進行的
例如帶有醯胺肟的聚乙烯纖維,它們從海水中吸引二氧化鈾。在水中放置一段時間後,將纖維收集起來並用酸處理以回收鈾,纖維可重復使用。
中國創新了碳纖維電極,以電化學捕獲鈾離子,增加了捕獲率並降低了成本。這種方法可以使從海水中提取的鈾的成本具有競爭力,並且比陸上采礦更環保,因為它不需要淡水也不產生礦業廢物。
目前對世界各地河流中鈾平均濃度(0.3-0.6微克/升)的估計基本與代表海洋中鈾濃度恒定的模型一致。
地殼的巖石含有100萬億噸鈾。每次從海水中提取鈾時,巖石中會淋濾出更多的鈾來補充。因此,即使我們只使用核能,人類對鈾的開采也不太可能在未來十億年內顯著降低海水中的總鈾濃度。
地殼中的鈾是有限的,太陽也是有限的,它將在大約50億年內耗盡燃料。在太陽進入紅巨星階段,地球大氣沸騰時,風也會停止。
太陽能、風能和水能都被視為可再生能源。一旦從海洋中提取鈾具有競爭力,核能不僅應該被認為是環境永續的,而且應該被認為是可再生的。
思考
一些解釋和擔憂……
為什麽海水中有鈾?
鈾是透過從巖石中「淋濾」(指水透過土壤或巖石時,溶解並移除其中的可溶物質的過程),尤其是透過河流的流動,進入海洋。事實上,它是目前最常見的鈾提取形式,比露天開采或地下開采要多得多。
目前,大多數鈾的提取不是在露天礦或地下礦井中進行的,而是透過淋濾,這是一種更環保的方法。
註入井將化學溶液(通常是與碳酸氫鈉、過氧化氫和氧氣混合的地下水)泵入含有鈾礦石的土壤層中。
該溶液將地下沈積物中的鈾溶解出來,然後透過生產井將其泵送回地表,並將其送到加工廠加工成黃色鈾粉。
它會影響海洋動物嗎?
我不這麽認為。至少據我所知,鈾不被用作任何海洋物種的食物。
在有地震歷史的國家可以安裝核電廠嗎?
至今為止世界上沒有一座核電廠因地震直接造成相當大的破壞。正因為如此,日本所有的核電廠都經受住了2011年的大地震,沒有出現大的問題,包括福島核電廠,它經受住了地震,但沒抵禦住隨後出現的海嘯。因此,在有地震記錄的國家安裝核電廠是可行的。