大科技杂志社官方网站让核能变成可再生能源

2023-01-11 0 276

  当今,在新能源发电的家族中,核电有太阳能或光伏所不及的优点,即使太阳能和光伏全然受限于天气,而反应堆根据用水的高峰和低谷期,能随时开启和关闭,全然受人类文明的控制。

大科技杂志社官方网站让核能变成可再生能源

但是,核电也有一个很大的软肋,即它是不可再造的:太阳能和光伏取之不尽,取之不尽;而核电厂最常见的推进剂铀,在地球上是一类非常有限的天然资源。海岸线上的矿天然资源非常有限,已知的矿物有170多种,但具有工业采矿价值的矿只有四五十种,而且分布极不均匀。以目前的铀天然资源消耗速度,海岸线上的矿天然资源量仅能满足人类文明几十年的需求。

  湖水中的铀取之不尽

但是,超乎大多数人意料之外的是,其实我们也能让核电变为取之不尽的可可再造能源,即使湖水中所含大量的铀。据估算,极地中的矿天然资源量在45亿吨以上,大约是海岸线天然资源量的500倍,这么多铀如果全部利用起来,足可为1000个1000MW的核电厂提供10万年的推进剂。更重要的是,湖水中的铀被抽取后,还会从岩石圈中得到源源不绝的补充。据统计,岩石圈中所含100四十亿的铀。哪怕人类文明在地球上存在10百万年,也拂子。

  如果能从湖水中方便地抽取铀,那么即使是一些贫铀弹国家,也能建立自己的核电厂,用核电发电,减少对煤炭的依赖。

然而,也正是即使海洋过于广阔,这样“一大把”矿引到极地里,但是就像引到瓦朗赛县里的黑豆温软,一入水就消失得无踪。湖水中铀的浓度很低,估计为每升3.3毫克,这使得从极地中抽取铀比从地面采矿铀要困难和高昂得多。

从湖水中抽取铀

  剩下的问题是,如何从湖水中以较高的生产成本抽取铀?

  最早科学研究此项控制技术的是日本科学家。1990二十世纪,她们采用涂有吡啶肟的聚丙烯水溶性绳索来粘附湖水中的化钡离子。这些绳索的直径达15厘米,长度可达数十米。

在海水中煮沸一个月后,透过远距信息处理,这些绳索被拉出海面。透过己烷,化钡氧化物被回收。绳索清理干净后,能若干次采用。然后,化钡氧化物被高纯度,制成核推进剂。分析表明,每公斤绳索50K491粘附6克铀。不过,其生产成本仍然是海岸线采矿矿的三倍。

2000二十世纪,康奈尔大学的科学研究人员对此项控制技术进行了改进。她们制造了一类结合了碳和吡啶肟的极性混合水溶性。透过向水溶性发送电信号,她们改变了绳索的特性,从而能收集更多的铀离子。

  过去,当绳上的化钡离子粘附到一定程度就会饱和,此后绳索就不再让湖水中的化钡离子粘附。而科学研究人员用这种混合极性水溶性在饱和之前,粘附了9倍的铀,而且其寿命是标准吡啶肟水溶性的3倍。

最近,我国的研究人员又发现了一个新窍门。她们模仿哺乳动物器官中血管分叉的模式,制造了一类聚合物膜,让它上面布满小通道,这些小通道又通向更细的分支,直到直径只有300纳米~500纳米的毛细通道为止。这种材料用吡啶肟浸泡后,就能粘附铀离子,其吸收能力是之前材料的20倍。

  这种带铀的膜能抽取水中98%的铀,并且能若干次采用。这进一步降低了从湖水中抽取铀的生产成本。

中国是个乏铀国家,海岸线已探明的铀天然资源量只有17万吨,如果未来我们希望以核电作为主要能源,每年建造6至8座的反应堆,到2035年每年将需要约3.5万吨铀,海岸线铀天然资源量全然无法满足这一需求。为了满足核电源的需求,中国正在计划建造一座能够从极地中抽取铀的核电厂。希望到那时,科学家能找到更加高效的极地采铀法。

  —

  转载请注明本文标题和链接:《让核电变为可可再造能源》

相关文章

发表评论
暂无评论
官方客服团队

为您解决烦忧 - 24小时在线 专业服务