Ученые совершили научный прорыв, способный открыть двери к новому способу добычи и источнику ядерного топлива – Мировому океану, в котором содержится накопившееся за долгое время химическое вещество. Проверка специального созданного волокна, позволяющего извлекать из морской воды природные следы урана, позволила ученым добыть первые 5 граммов радиоактивного вещества – порошковообразного уранового концентрата, использующегося в качестве топлива при производстве ядерной энергии.
«Это очень важное достижение, указывающее на то, что такой подход способен обеспечить коммерчески привлекательный способ добычи ядерного топлива из океанов – крупнейшего источника урана на Земле», — говорит биохимик Гэри Гилл из Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории (PNNL, США).
Первый добытый грамм порошкового урана
Для добычи вещества команда из PNNL (принадлежащая Министерству энергетики США) объединилась с учеными из компании LCW Supercritical Technologies. Последние разработали специальное акриловое волокно, с помощью которого извлекается растворенный в воде природный уран.
«Мы химически модифицировали недорогое волокно и превратили его в эффективный и многоразовый абсорбент, притягивающий и захватывающий уран», — объясняет президент компании LCW Supercritical Technologies Чиен Вай.
«Возможности PNNL в усовершенствовании и испытании этого материала оказали неоценимую поддержку в развитии этой технологии».
В рамках более ранних исследований Вай помог разработать процесс экстракции, в рамках которого уран абсорбируется лигандом (молекулой, взаимодействующей с комплементарным участком определенной структуры), химически связанным с акриловым волокном. Для сбора молекул урана волокно помещают напрямую в океаническую воду (либо воду закачивают в лабораторию), откуда оно через определенное количество времени начинает экстрагировать плавающий в ней уран.
Ученые долгое время работали над оптимизацией подобного метода добычи радиоактивного вещества и считают, что однажды это принесет огромную выгоду. Не просто потому, что добывать уран из океана будет проще – не нужно будет рыть наземные урановые шахты, — но еще и потому, что в Мировом океане может содержаться практически бесконечный запас этого вещества.
«Концентрации на первый взгляд очень малые, эквивалентные одному кристаллу соли, разбавленному в одном литре воды. Но океаны настолько огромны, что если мы сможем экономически выгодно добывать из них уран, то получим практически бесконечный запас этого ядерного топлива», — комментируют сторонние исследователи из Стэнфордского университета, не принимавшие участие в исследованиях.
Испытание абсорбента в лабораторных условиях
По словам Чиен Вая абсорбирующий материал недорог в производстве, а расширение масштабов этого производства по стоимости будет ниже затрат на добычу урана на суше. В перспективе существенно ниже: ученые подсчитали, что на дне Мирового океана может находиться как минимум 4 миллиарда тонн урана, что примерно в 500 раз больше всех известных запасов, имеющихся в наземной руде.
Ученые планируют продолжить работу и хотят посмотреть, какие типы других химических веществ способно абсорбировать разработанное ими волокно.
