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。     

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。     

抗生物污损型海水提铀材料研究进展北大核心CSCD

随着“碳达峰”和“碳中和”两大发展目标的提出,核能作为成熟的清洁能源将在我国能源结构中扮演越来越重要的角色。铀作为最重要的核燃料资源,是核电可持续发展的基石。随着陆地铀矿资源的日益匮乏,为保证核燃料的长期充足供应,高效利用海洋铀资源是解决铀供应问题的有效手段之一。然而,海洋中大量的微生物会对提铀材料的结构造成破坏并严重影响材料的吸附性能,海洋生物污损对海水提铀的实施带来了极大的挑战。因此,开发抗生物污损型提铀材料对真实海水提铀的实施至关重要。本文综合总结了近年来各类抗生物污损型提铀材料的研制和发展,以及不同类别的抗生物污损材料的作用机理,并结合发展现状对抗生物污损提铀材料的进一步发展提出了展望。     

美国海水提铀技术取得重大进展

【本刊2012年9月综合报道】根据经济合作与发展组织核能机构(OECD/NEA)与国际原子能机构(IAEA)于2012年7月26日联合公布的新版铀红皮书即《2011年铀:资源、生产和需求》,海水中含有超过40亿吨铀资源。因此,长期以来一直有观点认为,只要海水提铀技术能够实现商业应用,那么海洋将可能成为一个几乎取之不歇的铀资源库。但是,由于海水中的铀浓度极低,只有十亿分之三至十亿分之四,因此研发一种具有成本效益的海水提铀方法一直是一个巨大的挑战。     

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。     

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。     

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。     

赋能动力学色谱法快速海水提铀研究

作为重要的分离和分析手段,液相色谱法主要应用在分析化学领域,而在核素分离工作中报道十分罕见。本项目基于动力学色谱理论基础,研发出一种脉冲式进样-赋能动力学色谱柱,色谱柱的填料采用粒径为0.2 mm的惰性二氧化硅,柱长为5 m,色谱分离单元约3.06万个。通过改变色谱柱外界条件,分析铀酰离子在色谱柱内的运动情况;通过水浴加热、超声波和外加磁场对色谱柱进行赋能,以提高离子相互分离的效果;在不同进样流速和温度下,研究混合核素的分离情况,得到最佳分离条件及色谱柱的动力学特性。结果表明,样品流速为4.109 mL·min^-1,色谱柱加热温度为50℃,此时铀酰离子和钠离子的分离因数为1.185 4。以最佳分离条件进行海水提铀,得到铀和钠离子的分离因数为α=1.575,实现海水中铀和钠离子分离理论上需要20级。脉冲式进样-赋能动力学色谱柱能够高效快速地实现海水中铀的分离提取。文中采用的创新性方法,还可应用于其他核素的分离研究。     

辐射接枝制备聚丙烯纤维基海水提铀吸附剂

采用电子束预辐射接枝法将丙烯腈和丙烯酸接枝于聚丙烯(Polypropylene,PP)纤维上,并探讨了吸收剂量和反应温度对接枝率的影响。随后通过偕胺肟化反应制备出含偕胺肟基和羧基的PP纤维吸附剂。红外光谱数据表明,丙烯腈和丙烯酸成功接枝到PP纤维上,偕胺肟化反应将腈基转化为偕胺肟基,同时对改性前后PP纤维的表面形貌和热性能进行了表征。厦门海域真实海水吸附性能测试结果表明,所制备的PP纤维吸附剂铀吸附容量最高可达到0.81 mg·g~(-1)(吸附时间为68 d),PP纤维吸附剂的铀吸附容量与其接枝率和偕胺肟基密度不呈正相关。     

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。     

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。     

偕胺肟基材料海水提铀技术研究评述及展望

从材料筛选研发和实施方式演变两个方面简要回顾了海水提铀技术的发展过程。针对性地介绍了两种实用前景较好的偕胺肟基材料接枝制备方法,详细综述了近年来与偕胺肟基材料相关的小分子配体与铀酰离子及其他共存金属离子的配位化学研究,特别强调了不同条件下金属离子诱导偕胺肟官能团的转化反应。对海水提铀技术研发的限制性因素进行了分析,并试探性地从宏观实施方案和微观机理研究两个方面预测了海水提铀材料和技术的研发方向。     

海水提铀用偕胺肟基聚合物研究进展

偕胺肟基聚合物是海水提铀用吸附最有效的材料之一。按偕胺肟基聚合物的制备方法即单体共聚法、聚合物改性法、聚合物共混法为线索进行了综述,描述了海水提铀材料中偕胺肟基聚合物的研究现状,提出了以绿色天然原料为基材,具有更高机械强度、高吸铀量、高选择性的吸附剂是今后海水提铀用偕胺肟基聚合物的重要研究方向。     

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。     

加企投资磷酸盐提铀技术

<正>【世界核新闻网站2009年11月10日报道】澳大利亚Uranium Equities公司近日宣布,将与加拿大矿业能源公司(Cameco)联手致力于从磷酸盐中提取铀的PhosEnergy工艺的继续开发和商业化。加矿业能源公司可能投资高达1650万美元,以获得这项技术63%的股份。