海水提铀技术最新研究进展北大核心CSCD

天然铀是保障国家核能持续稳定发展的重要物质基础。海洋蕴含有丰富的天然铀资源,从海水中提取铀,对于补充完善我国铀供应体系,实现天然铀供应自主化具有重要战略意义和经济意义。本文综述了近年来海水提铀技术研究方向的最新进展。主要总结了国内外海水提铀吸附材料、海试试验等研究结果,并对未来海水提铀工程化发展进行了展望。     

未来海水提铀的前景规划与展望

作为核电运行最重要的核燃料，铀资源的安全供应是保障我国核电可持续发展的关键，海水提铀对于保障我国核能的可持续发展具有重要而长远的战略意义。随着海水提铀技术的不断更新和发展，海水提铀研究工作面临新的机遇和挑战。本文以国内外海水提铀的研究现状为基础，提出了中国核工业集团有限公司领衔的“海水提铀技术创新联盟”关于海水提铀的前景规划与展望，指明了未来海水提铀的研究方向，为海水提铀向工业化迈进提供了技术支撑。     

中国海水提铀研究进展

铀是重要的核资源之一,而海水提铀是最有前景的一项解决铀资源短缺的途径。本文系统总结了中国近年来在海水提铀研究领域的重要进展,通过对高分子材料、碳基材料、硅酸盐材料等不同类型吸铀材料自身特点与吸铀效果的比较,分析了基体材料与功能微区构型对吸铀性能的影响,阐述了各类吸铀材料的优劣。结合国内对海水提铀的理论研究进展和规模性海试试验的研究结果,明确了未来海水提铀用功能材料需兼具大比表面积、优异的选择吸附铀功能及可在开放流动环境下稳定存在的特征。     

海水提铀材料与方法的现状与挑战北大核心CSCD

海洋占据地球面积的70%,而其中的铀含量是陆地铀矿含量的1000多倍。随着核能发电量的增加,为保障核能的可持续发展,对非常规铀资源进行开发具有重要的意义。海水提铀作为解决陆地铀资源匮乏的有效手段,近年来受到人们的广泛关注,目前,包括膜分离、化学沉积、溶剂萃取、离子交换、还原和吸附等方法已经被应用到海水提铀中。本文重点综述近年来吸附法及无机材料、有机材料、碳材料等吸附材料和还原法中新兴的电还原技术的最新研究进展,并对这两种方法所面临的挑战进行展望。     

海水提铀的研究进展

本文综述了近年来国内外在海水提铀领域的研究进展。目前国内外海水提铀多以含肟类官能团的吸附材料为主要研究对象,其中日本已将偕胺肟基聚乙烯纤维骨架吸附剂应用于半工业化实验。此外,近年来国际上研制的有机-无机杂化材料以及一些生物类吸附剂对海水中的铀也具有较高的吸附能力。本文还介绍了国内外海水提铀装置的研究现状,并对海水提铀的研发进行了展望。     

日本核工业概况（续）

核燃料循环铀日本的天然铀资源十分贫乏。1982年,日本关闭了一座试验性水冶厂(50吨铀/年)。一座从海水提取铀的中间工厂将于1989年财政年度完成使命,届时将生产15.4公斤黄饼。90年代,日本铀的供应将主要从加拿大、纳米比亚、尼日尔、南非、法国和美国进口。     

偕胺肟基团功能化共轭介孔聚合物用于可监控快速海水提铀

海水提铀是核能可持续发展的重要保障之一。快速提铀材料凭借短吸附周期可减少生物污损、老化而延长使用寿命,因此优化吸附周期可获得更高的提铀效率和经济效益。为此,本研究设计了一种偕胺肟修饰的共轭介孔聚合物（CMPAO）用于可监控的快速海水提铀。以具有优良聚集诱导发光性质的三苯胺和修饰有偕胺肟的芴衍生物为构建单元合成吸附材料,UO2+2被偕胺肟基团捕捉后,经共振能量转移增强CMPAO的电化学发光（ECL）信号,从而实现吸附过程的监测,以确定最优的吸附周期。结果表明：CMPAO在铀酰溶液（5×10-5 mol/L）中可在20 min内达到吸附平衡,对U的吸附容量为1825 mg/g;在真实海水中,3 d即可基本完成吸附过程,CMPAO对U的吸附容量达到16 mg/g,同时CMPAO在海水中可实现铀吸附量与ECL强度的正相关,能够实时监测吸附过程,指示吸附量的变化,以确定最优吸附周期。     

美总统拒绝设置铀进口配额

正【世界核新闻网站2019年7月16日报道】美国总统特朗普在回应铀矿开采企业根据《1962年贸易扩展法》第232条提出的申诉时表示,铀进口不会威胁美国国家安全。但是他要求在整个核燃料供应链方面对国家安全进行"更全面分析"。2018年1月,乌尔能源美国公司(Ur-Energy USA)和能源燃料资源公司(Energy Fuels Resources)提交文件,称进口使美国铀矿开采业濒临崩溃,要求政府实施铀进口配额,即国内25%的铀产品由美国生产商供应。     

辐射接枝技术的应用:日本海水提铀研究的进展及现状

辐射技术已广泛应用于各种新材料的制备,包括使用辐射接枝技术将具有特殊性能的官能团嫁接到基体材料上,用于金属元素的分离。自20世纪80年代后期以来,日本进行了利用辐射接枝技术制备以偕胺肟为官能团的吸附剂从海水中提取铀的研究。在30天的大型海洋实验中,取得了1.5 g/kg的吸附效率。日本进行的初步的经济性评估表明,采用这种技术提铀的费用大约为铀市场现货价格（spot price）的2～3倍。如果进一步优化吸附剂的制备过程,提高吸附剂的吸附容量、选择性和稳定性,提取费用还可降低,从而使海水提铀更具有竞争力和吸引力。作为辐射技术应用的例子,本文简要介绍日本海水提铀的研究进展及现状,并对海水提铀的研究与开发工作提出若干建议。     

碳化铀核燃料缺陷结构的研究现状

与传统的氧化型核燃料相比,碳化铀因其有潜力用于第四代反应堆而受到广泛关注。为了安全有效地利用这种先进核燃料,有必要对它的结构、体性质和缺陷形成机制充分认识,从而了解随着裂变反应的进行裂变产物对核燃料性能的影响规律。本文对铀碳系列化合物(UC、UC_2和U_2C_3)实验和理论研究进行了综述,重点分析其缺陷结构下的化学和力学性能,同时对进一步的研究提出了展望。目的在于帮助核能领域的研究者厘清碳化铀的服役行为,同时为燃料设计者提供有价值的线索。     

海水提铀用偕胺肟基纤维吸附材料的研究进展北大核心CSCD

铀是发展核能不可或缺的重要元素。因陆地铀储量有限而通过海水提铀能够有效解决这一问题。研究发现偕胺肟基(AO)吸附材料对铀酰离子的吸附性能优异。本文总结了国内外对AO基纤维吸附材料的研究进展,分析了AO基纤维吸附材料的制备方法和吸附性能,同时也分析了该类材料的发展进程与走向,对目前AO基纤维吸附材料工业化存在的问题进行了讨论,最后对未来海水提铀的发展进行了展望。     

超支化抗菌型海水提铀材料北大核心CSCD

利用一步水热法将超支化聚酰胺胺(h-PAMAM)接枝到聚丙烯腈(PAN)纤维上,随后进行碱处理,制备出一种具有有效抗菌性的新型海水提铀材料PAN-h-PAMAM-A。通过傅里叶转换红外光谱(FTIR)和扫描电子显微镜(SEM)对材料的表面官能团组成和形貌进行了表征。通过系列吸附实验研究了材料在不同条件下(pH、吸附时间和盐离子浓度)的铀吸附性能。竞争离子实验表明,材料对铀酰离子具有较好的选择性吸附能力。PAN-h-PAMAM-A在pH=8.0、20 mg/L铀溶液中平衡吸附容量达到(296.43±4.88)mg/g(n=3)。动力学模拟表明,吸附符合准二级动力学方程。热力学模拟表明,吸附符合Freundlich方程,吸附为不均匀、多层化学吸附。此外,PAN-h-PAMAM-A经过多次吸附解吸循环之后仍然可以保持非常优秀的吸附能力,并且对海洋细菌表现出非常良好的抗菌性能,超支化聚酰胺胺的引入有望综合提升海水提铀材料海洋适用性能力。     

负载铀偕胺肟螯合功能材料解吸研究进展

铀是保障核能稳定发展的重要战略资源,陆地铀资源不足已引起广泛关注。海水中铀资源总量是陆地铀资源的1 000倍以上。为确保铀资源的稳定供给,从20世纪50年代开始,对海水中提取铀资源的探索研究从未停止,含偕胺肟基螯合吸附剂分离回收铀已成为最具工业应用前景的潜在功能材料。针对提铀过程中负载铀偕胺肟材料解吸中存在的诸多重要问题,本文综述了近年来从偕胺肟基负载铀材料解吸铀研究进展,阐述了酸溶液、碱性溶液及有机溶液等对负载铀偕胺肟材料的解吸性能、机理和特点,探讨了对铀构成解吸竞争共存金属离子的影响,基于对解吸条件评价,提出了未来亟待研究和解决的问题,为先进解吸技术在海水提铀领域大规模发展与应用提供参考。     

TiO2/SFP铀吸附材料的制备及其吸附性能

本工作旨在合成一种高吸附性能、高选择性的吸附材料,实现重金属离子的去除和海水中铀资源的提取。将天然葵花粉(SFP)通过溶胶凝胶法与TiO₂颗粒进行复合,得到TiO₂/SFP复合材料。将合成材料进行扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、能谱分析(EDS)、X射线光电子能谱(XPS)等表征和吸附测试;在pH值为6.0时,材料最大吸附容量可达到215.7 mg/g。复合材料对于溶液中铀的吸附符合准二级动力学模型,是一个吸热、可自发的过程,其吸附等温线符合Langmuir模型,在模拟海水中材料对铀的去除率超过90%。     

钍资源及其利用

钍是一种赋存在自然界中的天然放射性元素，在地壳中比铀更丰富，其丰度约为铀的3～4倍。广泛分布在各种不同的地质环境中。世界各国现已查明可经济回收的钍资源量达数百万吨。钍可广泛应用于光学、无线电、航空、航天、冶金、化工、材料等领域，更重要的是它可用作核燃料。随着核电发展对铀需求的不断增加，钍基燃料循环的研发工作业已引起广泛关注，通过大量的研究证实，钍在核能方面的应用具有广阔的前景，未来可有效地补充铀资源的不足。结合钍的物理、化学性质，以及近年世界各国对钍基燃料循环的研发成果，简要介绍世界钍资源的分布、钍资源量、钍资源的地质类型和产出地质背景，以及钍在核能中的应用潜力。     

Current and Future Problems of the Fuel Supply for Nuclear Power

The structure of the nuclear fuel cycle, consisting of the technological stages of uranium production, refining, enrichment, fabrication of nuclear fuel, and reprocessing of the spent fuel for reuse of the fissioning materials, is examined. Supplying fuel includes supplying fuel for Russian nuclear power plants, propulsion and research reactors, export of fuel for nuclear power plants and research reactors constructed according to Russian designs, export of low-enriched uranium and fuel for nuclear power plants constructed according to foreign designs. The explored deposits of natural uranium, the estimated stores of uranium in reserve deposits, and warehoused stores will provide nuclear power with uranium up to 2030 and in more distant future with the planned rates of development. The transition of nuclear power plants to a new fuel run will save up to 20% of the natural uranium. The volume of reprocessing of spent fuel and reuse of ²³⁵U makes it possible to satisfy up to 30% of the demand for resources required for Russian nuclear power plants. The most efficient measure of the resource safety of Russian nuclear power is implementation of an interconnected strategy at each stage of the nuclear fuel cycle.