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我国最大海水提铀试验平台亮相！为何选择“大海捞针”？

2023-05-22 09:27

来源：澎湃新闻·澎湃号·媒体

原创中国核工业中国核工业

海洋，

地球上最大的资源宝库，

蕴藏着45亿吨的天然铀。

如何将这“取之不尽”的资源有效利用起来？

今天，我国最大海水提铀试验平台首次亮相。

它将带来什么？

它离国家级海水提铀科研基地还有多远？

探索蓝色海洋，

实现核工业“无限续航”，

我们从这里启航出发！

随着我国“双碳”战略的持续推进，核能发展迎来了新的历史机遇期。作为核能发展的基本原料，天然铀需求量正逐年增大。面对复杂多变的国际环境，探寻和开拓新的铀资源，是保障我国核能事业持续稳步发展的必然选择。海洋是地球上最大的资源宝库，蕴含的天然铀总量约45亿吨。我国海岸线绵长，专属海洋区域广阔。如果能够将海水中的铀资源有效利用起来，将会拥有“取之不尽”的资源，赋予核工业“无限续航”。

“2016年《Nature》发表评论文章，总结了七个可改变世界的化学分离过程，海水提铀技术就位列其中。”中核集团中核矿业科技集团有限公司党委书记、董事长邢拥国开篇就这样告诉记者，这是一个浪漫得近乎梦幻的话题，而中国的科学家正脚踏实地一步步走近它。

“大海捞针”谈何容易

海水提铀理论上可行，但真正成为现实却相当困难。海水中离子种类多、含量高，但铀浓度很低，1吨海水中仅含有3.3毫克铀，要从海水中提取铀难度很大，用“大海捞针”来形容绝不为过。而研制出适应海水环境的铀吸附材料是海水铀资源开发的关键。

海水提铀研究始于20世纪50年代，英国依托“牡蛎计划”研制了早期用于海水提铀的无机、有机吸附剂材料。随后，德国尤里希研究中心发现偕胺肟改性的丙烯酸骨架材料最适宜从海水中吸附铀。20世纪60年代，中国在上海成立了“671课题组”并从海水中提取到30克铀，得到了周恩来总理的高度评价。20世纪80至90年代，日本以束编型、堆积型吸附装置进行海水提铀并获得了约1千克铀产品。进入21世纪，中国、美国的科研机构再次掀起海水提铀研究的热潮。

美国橡树岭国家实验室牵头，多所大学、研究机构参与开展海水提铀研究，最终研制出吸附效果两倍于日本的Hicap、AF等系列吸附材料。

我国大大小小的多家科研机构与高等院校都纷纷投入到了这项前瞻性研究中。然而零散的科研很难推动前瞻性、颠覆性技术的科研进展。直到2019年11月8日，中核集团联合国内14家科研院所，发起成立了中国海水提铀技术创新联盟（以下简称联盟），这一状况才有所改变。联盟目标清晰明确，旨在加快推动这一前瞻性、颠覆性技术早日实现工程化应用。至此，我国海水提铀的研究能力逐渐聚拢，研发进程显著加快。

14+5+……=31！

成立3年多的时间，国内该方向的研究力量迅速向联盟聚拢。“2019年我们成立时有14个成员单位，2020年增加了5家，每年都在增加，到今年的联盟理事会上又新加入了5家单位，目前我们的成员单位已经达到31家。这个数字意味着国内90%以上有能力从事此项研究的力量与我们结成了同盟。”中核矿业科技总工程师、海水提铀技术创新联盟秘书长阙为民认为，联盟影响力能够迅速提升，靠的就是中核集团在该领域内持续的“精耕细作”。

自成立以来，中核集团支持联盟发展的每个动作都是“实打实的”。该联盟以中核铀业为依托单位，聘请石碧、柴之芳等多位院士作为高级顾问推动各项工作的开展。

2021年4月，联盟理事会在京成立，完善了联盟组织架构，审议并发布了中长期发展规划及联盟基金项目指南，为海水提铀技术创新发展、合作共赢建立了长效运行机制。

2022年11月，中核集团创立的海水提铀创新发展基金的第一批基金就位——16家联盟成员的20个项目入选支持范围，总经费1140万元。“这是我国目前唯一一个针对海水提铀研发的基金。”阙为民说。

今年1月，在中核集团的力促下，各联盟单位共同提出的《海水提铀吸附材料规模化制备及工程示范研究》核能开发项目获得国防科工局立项批复。

作为联盟秘书单位，中核集团下属中核铀业旗下的中核矿业科技也切实践行着技术引领联盟发展的使命。该公司在“十三五”期间，研制出了20余种成本低、吸附效果好、具备规模化放大制备潜力的海水、盐湖吸附材料，其中研制的抗生物附着MIT吸附材料在西藏达则措盐湖中的铀吸附容量达到7.1mgU/g干材料，获得了300g黄饼，技术处于国际先进水平。近年来，以公斤级铀产品获取为近期目标，该公司开展了吸附材料规模化制备、海试装置与平台建设、抗生物附着应用等核心难题技术攻关。研制的PFAO纤维材料在我国南海海域进行了多次现场验证试验，吸附容量达到4.10mgU/g干材料，技术处于国内先进水平。

2021年9月，中核矿业科技获批中核集团“海水提铀技术重点实验室”。是我国唯一专门从事海水提铀技术研发的高层次研发平台。2022年2月，中核矿业科技编制的中核集团企业标准《海水提铀材料性能测试规范》正式发布，是国内首个正式颁布的海水提铀相关标准，其建立有利于判断海水提铀的技术状态和研究水平。2022年6月，在第24届中国科协年会上，中核矿业科技提出的“制约海水提铀的关键科学问题是什么？”入选年度十大前沿科学问题并隆重发布。重大问题难题的发布，提高了海水提铀的研究热度与影响力，引领了科技创新趋势。

与此同时，在联盟的统筹谋划下，近年来各成员单位在海水提铀理论设计与计算、高性能材料研发与制备、海试平台建设与试验等方面均取得了阶段性进展。

下一步，国家级平台

海南省昌江黎族自治县海尾镇海域，距海南核电码头5海里，8个8米×8米的浮动网箱连接组成了总面积约670平方米的海水提铀试验平台。虽然看上去平平无奇，但它是目前我国最大的海水提铀试验平台。

“它的全称是中核集团海水提铀试验平台，它集实验、测试、监测、施工功能于一体，可同时支持提铀材料与海试装置性能验证、海洋水文条件数据监测、海洋微生物附着情况观测等试验开展，对所有联盟单位开放。”中核矿业科技海水提铀技术重点实验室主任陈树森告诉记者。为了平台建成而在当地连日奔波的他，皮肤被晒得黝黑黝黑的。

目前，在海水提铀领域，国内外都把研究重心放在海水提铀规模化试验上，并建立了相关试验平台。阙为民认为：“中核矿业科技作为海水提铀技术创新联盟秘书单位有能力也有责任，利用铀资源开发的资质、材料研发和铀水冶工艺研究基础，联合海水提铀联盟成员单位并发挥其各自研发优势，共同建设一个长期稳定的海水提铀科研基地，开展海水提铀关键技术攻关，解决制约海水提铀工程化的技术瓶颈，加快海水提铀研究成果转化与应用，推动海水提铀工程化进程，逐步实现海水提铀工业化。”

在中核集团的支持下，2022年3月，中核矿业科技与海南核电签署战略合作框架协议，共同推动海水提铀科技发展与基地建设等，利用核电温排水开展海水提铀海试试验。然而，海上平台的搭建仅仅是拉开了海水提铀科技创新发展与平台建设的序幕。

海上平台建成开放当日，海水提铀科研基地的建设也挖下了“第一锹土”。“海上测试平台是科研基地的重要组成部分，这个基地还包括陆上的研究/试验中心以及国际交流、培训中心这两大部分。”陈树森表示，“这样一来，从海上拿回的样品第一时间就可以送到实验室开展研究。我们的目标是打造国家级海水提铀技术研究平台，让这里真正成为我国海水提铀领域技术、成果、人才、经验的孵化器。”