Oak Ridge utvecklar förbättrat sätt att extrahera uran från havsvatten

Anonim

Oak Ridge utvecklar förbättrat sätt att extrahera uran från havsvatten

Vetenskap

David Szondy

23 augusti 2012

En skiva av höganrikat uran från Y-12 National Security Complex Plant

Världens beräknade reserver av uran är bara 6 miljoner ton och med den växande efterfrågan på tillförlitlig energi fri från växthusutsläpp som leder till att fler och fler kärnkraftverk byggs, kan utbudet inte vara så länge. Några uppskattningar placerar tiden innan allt uran är borta mellan 50 och 200 år. Men världens hav innehåller 4, 5 miljarder ton uran löst i havsvatten. Det är nog att hålla något i storleksordningen 6 500 år. Den knepiga biten klarar det, men ett team på Oak Ridge National Laboratory, Tennessee, har kommit ett steg närmare ekonomiskt utvinning av uran från havsvatten med ett nytt material som är mycket effektivare än tidigare metoder.

Ända sedan det lärdes sig hur mycket ädelmetall som är upplöst i havsvatten, har forskare, ingenjörer, visionärer och konsumenter drömt om sätt att extrahera det. På 1920-talet prickade den folkvetenskapliga redaktören Hugo Gernsback omslaget på sina tidningar med fantasifulla flytande fabriker som drog gigantiska blad av guld ur den djupa. Sedan 1960-talet har nästan ett dussin nationer studerat sätt att göra drömmen till en verklighet. Japanerna har varit särskilt framgångsrika med Japan Atomic Energy Research Institute som har lyckats med att extrahera uran med mattor av vävda polymerfibrer 2002, men till en kostnad tre gånger marknadspriset för metallen vid den tiden. Det är det grundläggande problemet - du kan få metallet ut, men det kostar mer än det är värt.

Nu arbetar ett team på Oak Ridge för att sänka kostnaderna genom att utforma en effektivare extraktionsmetod. Oak Ridge-teamets tillvägagångssätt bygger på deras undersökning av hur plast- och kemiska grupper är bundna ihop. Därefter bestämde de sig för att det var möjligt att förbättra den uran-extraherande egenskapen hos de uran-kärleksfulla amidoximkemiska grupperna i deras högkapacitetsåtervinningsbara adsorbent, vilket de kombinerade med en florida företagets polyetenfibrer med hög yta. Dessa fibrer har en liten diameter med höga ytor och olika former. Att anpassa storleken och formen på fibrerna ökar deras adsorptionskapacitet. Fibrerna bombarderas med strålning, som reagerar med kemikalier som har en hög affinitet för vissa metaller. Resultatet är en liten uransvamp.

Att använda materialet, kallat Hicap, handlar helt enkelt om att nedsänka det i havsvatten. När det sitter i vattnet griper materialet på uranjoner och sätter dem på ytan av sina fibrer. När en tillräcklig mängd uran adsorberas avlägsnas materialet och metallet extraheras med syra. "Vi har visat att våra adsorbenter kan extrahera fem till sju gånger mer uran vid upptagningshastigheter sju gånger snabbare än världens bästa adsorbenter, säger Chris Janke, en av uppfinnarna och en medlem av Oak Ridge Materials Science and Technology Division. HiCap är också återanvändbart eftersom det efter extraktionsprocessen kan regenereras med kaliumhydroxid.

Resultaten från Oak Ridge-teamet verifierades av forskare vid Pacific Northwest National Laboratory's Marine Sciences Laboratory i Sequim, Washington och presenterades ett onsdagsmöte från American Chemical Society i Philadelphia. Materialet är långt från att göra uran lika vanligt som järn, men det visar att utvinning från havet inte längre kan vara en dröm.

Källor: Oak Ridge National Laboratory, Pacific Northwest National Laboratory

En skiva av höganrikat uran från Y-12 National Security Complex Plant