Китайские учёные раскрыли детали технологии наиболее эффективного на сегодняшний день способа извлечения урана из морской воды. Китаю это необходимо для импортозамещения в сфере уранового топлива для атомных электростанций. Сегодня страна закупает 13 000 тонн урана в год, самостоятельно производя только 1700 тонн этого сырья. К 2040 году Китаю ежегодно потребуется свыше 40 000 тонн урана, значительную часть которого он намерен добывать из морской воды.
Согласно оценкам учёных, в водах мирового океана содержится 4,5 млрд тонн урана, что в 1000 раз превышает запасы урановой руды в недрах Земли. Концентрация урана в воде крайне низка — 3,3 мг на тонну жидкости, что затрудняет его добычу из этого источника. Первыми уран из морской воды начали добывать в Японии около 40 лет назад. Тогда было получено около 1 кг уранового концентрата — так называемого жёлтого кека. Технических трудностей для подобных работ нет, однако они экономически нецелесообразны, с чем решили поспорить китайские учёные.
Эффективной добыче урана из морской воды мешают два фактора. Во-первых, это низкий показатель адсорбции с помощью существующих материалов. Во-вторых, сложность разделения ионов урана и других тяжёлых металлов, в частности ванадия. Исследователи из Научного центра редких изотопов Frontiers Университета Ланьчжоу (Lanzhou University Frontiers Science Centre) разработали технологию, которая удваивает способность к адсорбции урана и в 40 раз повышает эффективность его разделения с ванадием.
В качестве поглощающего материала учёные использовали перспективный класс металлоорганических каркасов (MOF). Это гибридные кластерные соединения с наивысшей на сегодняшний день пористостью. Для улучшения свойств поглощения ионов урана и их отделения от ионов ванадия новым MOF-соединениям придали способность изменять размеры пор под воздействием ультрафиолета.
В ходе экспериментов с морской водой и её имитацией новый материал показал способность поглощать ионы урана на уровне 588 мг на грамм материала. При этом коэффициент разделения ионов урана и ванадия достиг 215 единиц, что превзошло все предыдущие разработки в этой области. Учёные уверены, что промышленная добыча урана из морской воды с использованием предложенных материалов больше не является фантастикой.
Ранее в Китае планировали не позже 2025 года добывать уран из морской воды в масштабе килограммов, а к 2035 году рассчитывают построить демонстрационный завод для добычи урана в промышленных масштабах, чтобы к 2050 году обеспечить в стране непрерывное производство урана из морской воды.
