核电站
美国、日本和中国正在争先恐后地通过从海水中提取铀来获得可再生核能。美国最初以能源部实验室的突破性进展引领了这项研究,但中国东北师范大学的研究人员取得了重大进展,目标是从海水中提取铀成为可能。
世界上有440座核反应堆,每年产生超过2500 TWh的电能,约占全球消耗量的10%,每年需使用约10万吨天然铀。据估计,海水中大约有40亿吨铀,如果完全提取,这种裂变材料将产生约1亿TWh。
如果全球电力消耗稳定在每年40000TWh(目前约为25000TWh),如果核能产生100%的电力,海水中的铀可以满足2500年的所有电力需求。
另外,我们还将使用风能、太阳能和水等可再生资源。
当前的第二代和第三代反应堆仅利用5%的燃料。正在研发的第四代反应堆能从燃料中提取20倍的能量,那么这个时间将延长至50000年。
但这还不是全部,海水中的铀通过与地壳的地球化学相互作用(淋滤)不断补充,主要是通过河流的流动。地球上约有1.4万亿吨海水,含有40亿吨铀,并且不断得到补充,从长远来看,核能的潜力是巨大的和可持续的。
自然铀
铀的提取是用吸附性材料进行的
例如带有酰胺肟的聚乙烯纤维,它们从海水中吸引二氧化铀。在水中放置一段时间后,将纤维收集起来并用酸处理以回收铀,纤维可重复使用。
中国创新了碳纤维电极,以电化学捕获铀离子,增加了捕获率并降低了成本。这种方法可以使从海水中提取的铀的成本具有竞争力,并且比陆上采矿更环保,因为它不需要淡水也不产生矿业废物。
目前对世界各地河流中铀平均浓度(0.3-0.6微克/升)的估计基本与代表海洋中铀浓度恒定的模型一致。
地壳的岩石含有100万亿吨铀。每次从海水中提取铀时,岩石中会淋滤出更多的铀来补充。因此,即使我们只使用核能,人类对铀的开采也不太可能在未来十亿年内显著降低海水中的总铀浓度。
地壳中的铀是有限的,太阳也是有限的,它将在大约50亿年内耗尽燃料。在太阳进入红巨星阶段,地球大气沸腾时,风也会停止。
太阳能、风能和水能都被视为可再生能源。一旦从海洋中提取铀具有竞争力,核能不仅应该被认为是环境可持续的,而且应该被认为是可再生的。
思考
一些解释和担忧……
为什么海水中有铀?
铀是通过从岩石中「淋滤」(指水通过土壤或岩石时,溶解并移除其中的可溶物质的过程),尤其是通过河流的流动,进入海洋。事实上,它是目前最常见的铀提取形式,比露天开采或地下开采要多得多。
目前,大多数铀的提取不是在露天矿或地下矿井中进行的,而是通过淋滤,这是一种更环保的方法。
注入井将化学溶液(通常是与碳酸氢钠、过氧化氢和氧气混合的地下水)泵入含有铀矿石的土壤层中。
该溶液将地下沉积物中的铀溶解出来,然后通过生产井将其泵送回地表,并将其送到加工厂加工成黄色铀粉。
它会影响海洋动物吗?
我不这么认为。至少据我所知,铀不被用作任何海洋物种的食物。
在有地震历史的国家可以安装核电站吗?
至今为止世界上没有一座核电站因地震直接造成相当大的破坏。正因为如此,日本所有的核电站都经受住了2011年的大地震,没有出现大的问题,包括福岛核电站,它经受住了地震,但没抵御住随后出现的海啸。因此,在有地震记录的国家安装核电站是可行的。