В океане содержится огромное количество урана — примерно 4,5 млрд тонн, что в 1000 раз больше, чем на суше. Но добывать его сложно. В каждой тонне морской воды содержится всего 3 миллиграмма урана, к тому же он смешан с похожим элементом — ванадием, что делает выделение чистого урана технически трудной задачей.
Исследователи из Центра передовых исследований редких изотопов при Университете Ланьчжоу разработали новую технологию, которая в 40 раз повышает эффективность разделения урана и ванадия, а также улучшает его адсорбцию.
Ученые использовали металлоорганические каркасы (MOF) — материалы с гибкой структурой, разнообразными функциями и большей площадью поверхности, что у обычных адсорбентов. Но попытки улучшить MOF приводили к уменьшению площади поверхности и снижению активности. Чтобы это исправить, в материал добавили молекулы дифенилэтилена (DAE). Это позволило каркасу менять размер под ультрафиолетовым светом без потери свойств.
Во время экспериментов с искусственной и настоящей морской водой с разными металлами материал DAE-MOF показал отличные результаты. Он смог поглотить 588 миллиграммов урана на каждый грамм материала и разделил уран и ванадий с коэффициентом 215. Эти показатели лучше, чем у всех известных материалов для извлечения урана.
В добыче урана из морской воды традиционно лидировала Япония. В 1980-1990-х годах японские ученые в ходе масштабных экспериментов смогли получить 1 кг уранового концентрата. Сейчас инициативу перехватывает Китай. В 2019 году государственная Китайская национальная ядерная корпорация (CNNC) объединилась с 14 научными институтами и создала Альянс по разработке технологий добычи урана из морской воды. Участники поставили амбициозную цель — выйти на промышленное производство урана из океана к 2050 году.
В 2021–2025 годах они планируют повторить успех Японии, добыв килограмм урана. Следующий шаг — к 2035 году построить экспериментальную установку, способную извлекать уран тоннами. Эти планы крайне важны для страны. По данным МАГАТЭ, к 2040 году Китаю потребуется более 40 тысяч тонн урана. Успех проекта поможет обеспечить энергетическую безопасность и устойчивое развитие.
