儘管存在放射性廢物處置和偶爾出現的福島規模災害等問題,核電相對化石燃料來說仍然更為高效和清潔,目前全球電力的13%和美國電力的20%都是核電產生的。
雖然1公斤鈾-235完全裂變可以產生相當於3000噸煤燃燒釋放的能量,全世界的核反應堆每年依然要用去大量的鈾。
據估計,目前全球的鈾庫存量是550萬噸,產量最高的是哈薩克斯坦、加拿大和澳洲,佔全球產量70%以上,而核能大國美國和中國佔比均未達到3%,因此如何提高鈾產量一直是研究的重點題目。
可喜的是,美國斯坦福大學的研究人員已開發出一種能夠從海水中收集鈾的電化材料,提高了從海水中獲取鈾的能力、速度並可重複使用,雖然離商業化應用仍然有較長的路要走,但已經邁出了極為可喜的一步。
(研究者之一Chong Liu在將碳偕胺肟電極裝配到流動裝置之前進行檢查。來源:LA Cicero)
海水中含鈾量很低,僅十億分之三,相當於一顆鹽溶解在一升水裡。但由於海水量大,全球海洋中鈾蘊藏量仍然達到45億噸,是陸地上已探明鈾礦的兩千倍,不過由於提取困難,一直難以達成商業生產。
中國上世紀60年代末最先從海水中提取出鈾,日本也進行過離子交換法的萃取實驗,美國橡樹嶺國家實驗室則於2012年成功研發了一種稱為HiCap的新型吸附劑,提取出的鈾可以比過去多5至7倍。
但這些方法依然無法形成規模化的生產。
斯坦福研究人員則用碳和偕胺肟製成了一種導電纖維,可以在海水中吸附更多的鈾酰離子。
在測試中,這種新的偕胺肟比原來的偕胺肟多吸附了九倍的鈾酰仍未飽和,而且在11個小時的時間裡,新纖維吸收了以前纖維三倍的鈾酰,並重複使用了三次。
斯坦福大學的研究結果其實建立在日本、中國以及橡樹嶺國家實驗室多年的研究基礎之上。
雖然從海水萃取鈾的研究必須與反應堆安全和核廢料處理的挑戰同時進行,但從海洋中提取鈾在環保上仍然具有優勢,一旦開始商業化生產,相信可以為沒有鈾礦的國家帶來能源安全戰略上的突破。
寫到這裡,筆者想起了一個令人恐怖的詞語“鈾障”。
意思是說宇宙中有這麼多星球,不管怎麼說,按概率都應該會有很多行星演化出智慧生命,按概率也會有智慧生命能發展到可訪問地球的文明程度。
但事實上迄今為止仍然沒有任何外星智慧生命來拜訪我們,原因是什麼呢?
一個可能的原因就是,智慧生命發展到一定程度,必然會發現並使用鈾這種比化學燃料強一百萬倍的能源,同時他們也會用這種材料製成的武器來解決民族矛盾和感情糾紛,最終使文明倒在鈾障之前。
或許有一天我們可以僥倖發展到能進行星際旅行,但極目所望,宇宙中很可能到處都是觸目驚心的文明廢墟。
地球上已經有了550萬噸鈾我們依然無法滿足,人類離鈾障還遠嗎?
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