Исследователи из Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории в штате Вашингтон разработали новый способ добычи урана из океана. Он заключается в том, чтобы взять акриловую пряжу, пропитать ее специальным адсорбентом и опустить на время в океан. Спустя определенное время с пряжи, покрытой полимером, можно экстрагировать закись-окись U308. Из этого соединения производят топливо для ядерных реакторов.
Согласно этой схеме, добыча урана при помощи пряжи — не такое уж и сложное занятие. Проблема возникла только с поиском подходящего для этих целей адсорбента, но исследовали решили и ее.
Что касается урана, то по данным Всемирной ядерной ассоциации, его в океане в 500 раз больше, чем золота в земной коре. Сложность в том, чтобы добыть этот элемент, поскольку концентрация урансодержащих ионов составляет всего 3 мг на кубометр морской воды.
Если же научиться делать это, то учитывая размеры Мирового океана, человечеству в ходе масштабной разработки «жидких месторождений» станет доступно 4,5 миллиарда тонн урана. Этого количества хватит на 6,5 тысяч лет при условии сохранения текущего уровня потребления электроэнергии.
На прошлой неделе исследователи рассказали подробнее об открытом ими адсорбенте, который является непременным условием для добычи урана из океана. Им стал органический полимер, который обходится относительно дешево, плюс имеет способность связывать уранил-ионы.
Командой специалистов был проведен опыт, в ходе которого акриловую пряжу, предварительно вымоченную в полимере, опускали в морскую воду с имитацией слабого течения. За один месяц удалось собрать 5 грамм закись-окись U308. Немаловажно, что органический полимер оказался безопасным для обитателей океана, и это значит, что добыча урана не повлияет на состояние окружающей среды. Кроме того, другая группа ученых утверждает, что снижение уровня концентрации урана в Мировом океане не окажет негативного влияния на экосистему.
В качестве пряжи можно использовать любую акриловую ткань или просто одежду из second-hand. Ткань или пряжу можно использовать много раз, но требуется после каждого “погружения сети” выделять уран из полимера. После этого процесс можно повторить.
Комментарии (65)
Zavtramen
20.06.2018 04:48станет доступно 4,5 миллиарда тонн урана. Этого количества хватит на 6,5 тысяч лет при условии сохранения текущего уровня потребления электроэнергии
Т.е. в год мы сейчас потребляем 692 тыс. тонн урана? Я не специалист, но тут похоже ошибка.
Upd. посмотрел данные по потреблению, и получается, что вполне может быть.Cryvage
20.06.2018 08:58Т.е. в год мы сейчас потребляем 692 тыс. тонн урана? Я не специалист, но тут похоже ошибка.
Далеко не вся потребляемая сегодня электроэнергия производится из урана.
coturnix19
20.06.2018 09:46Это можно очень просто прикинуть с точностью до порядка величины. Мы знаем что на вес ядерное топливо выдает примерно в миллион раз больше энергии, а с другой стороны, человечество официально выбрасывает порядка 10 гигатонн=1е10 эквивалента углерода в год, что в ядерном топливе получается 1е10/1е6 = 10,000 тонн. Это если уран пережечь полностью, я хз возможно ли такое на практике; в противном случае можно смело умножить еще на 10 и получить заданные ~100 тысяч тонн урана (=ядерных отходов).
В этом месте начинаешь задумываться об отходах, однако. С одной стороны — кажется много, но с другой тяжелые элементы обычно имеют плотность порядка 10 тонн/м3 так что 1е5 тонн это 1е4 кубометров или примерно куб 22х22х22 метров. Не знаю, следует ли считать что это много или мало.AndreyHenneberg
20.06.2018 09:59А теперь прикинем критическую массу этого дерьмища и осознаем, что свалить всё в одну большую яму, в которую поместится средний размеров девятиэтажка, — не вариант, потому что оно рванёт задолго до того, как заполнится даже не 1%. Так что каждый кусочек придётся «заворачивать» в условную свинцовую фольгу и складывать отдельно. А потом ещё и охлаждать всё это.
Кстати, вопрос: а почему с этого не получать ещё кусочек энергии, раз там тепло выделяется? Думаю, тут, с одно стороны, инерция мышления, а с другой — вполне могут иметься технологические препятствия. Но, опять же, есть проекты по полному пережиганию атомного топлива от урана через плутоний и дальше, вплоть до короткоживущего мусора. Но для этого надо строить цепочки реакторов и перерабатывающих заводов, чтобы выделять их отходов остатки урана на первом цикле, плутония для и после второго цикла и так далее. В общем, получать выгоду можно, но придётся хорошо так поработать.Mike_soft
20.06.2018 10:09в свое время рождался интересный вопрос: почему для реакторов в Челябинске-40 используют пруды-охладители (причем каскад прудов), а горячей водой снабжают от Аргаяшской ТЭЦ, за добрый десяток километров…
AndreyHenneberg
20.06.2018 10:32Ну вот в Северске (40 км от Томска) есть реакторы (ещё сколько-то от Северска в том же направлении) и горячую воду теми реакторами вполне грели и сейчас греют. При том, что это такой же закрытый город, который в советское время значился как Томск-7.
balexa
20.06.2018 10:13Потому что тепло мало что должно выделяться, его надо отобрать, причем безопасно, нагреть пар, пропустить через турбину, охладить и так далее — чем собственно и занимается реактор.
Насчет полного цикла — он уже давно есть. Там проблема в том, что он дорогой, добывать уран пока что гораздо дешевле.0xf0a00
20.06.2018 10:21А если организовать пред подогрев воды при заборе ее из реки или озера на ТЭЦ, просто пропустив трубы через пруд с ядерными отходами?
balexa
20.06.2018 11:16Преполагаю что это опять таки невыгодно.
Тянуть трубы, их обслуживать обойдется в копечку. Ради чего, чтобы подогреть воду на несколько градусов? Видимо энергия с ТЭЦ получается дешевле.
arheops
20.06.2018 23:30Многоконтурность на мегаваты тепла не так дешева как хотелось бы.
А одноконтурность — нельзя, радиацияMike_soft
21.06.2018 07:51одноконтурность — это понятно.
а можно чуть подробнее об удорожающих многоконтурность сложностях?arheops
21.06.2018 11:55Второй насос, теплообменник на 10мегават(5 тонн меди гдето), контроль радиации.
Mike_soft
21.06.2018 12:35пластинчатые теплообменники дедают и из стали. ну и эти 5 тонн меди, ну плюс пол-тонны насос — размазать на все сохраненное тепло/топливо — может, и будет смысл?
arheops
21.06.2018 14:08Теплообменники вода-вода не делают из стали. Развечто из нержавейки.
Вы пропустили радиационный контроль и проект с рад. допуском. А так да, смысл есть, но не настолько большой как вы думаете. Ибо надо теплообменник на 90+градусов иначе бессмысленно.Mike_soft
21.06.2018 15:02естественно, из нержавейки — даже сам пытался этот бизнес запустить.
про радиационный контроль и безопасность я не пропустил — так сказать, «держу в уме».
VerdOrr
21.06.2018 17:54А нержавейка, извините, не сталь?
arheops
21.06.2018 18:00Нужная нержавейка(с учетом возможной наведенной радиактивности) будет стоить не особо дешевле меди. Нержайвейка и обычная то стоит всегото в два раза меньше.
Плюс чтоб пройти рад контроль прийдется чистую медь брать(чтоб не доказывать, что примеси могут стать радиактивными изотопами).VerdOrr
21.06.2018 19:02Удивление вызвала фраза «Теплообменники вода-вода не делают из стали. Развечто из нержавейки.»
Противопоставление, мягко говоря, некорректно т.к. одно является подмножеством другого.
AndreyHenneberg
20.06.2018 10:30Ага, понятно: «В лом мне, да и баловство это всё».
balexa
20.06.2018 11:24Просто дорого. Вы дома тоже наверное предпочитаете не использовать одну и ту же воду вначале для душа, потом для стирки, потом для мытья полов, а потом пропустить через фильтры и осмоустановку и использовать повторно.
Не потому что вам влом, а потому что это не имеет никакого смысла. Жили бы вы на Марсе или хотя бы где нибудь в Израиле — к экономии воды относились бы иначе.
Так и тут — если уран подорожает, то полный цикл станет выгоден. Пока что это просто не имеет никакого экономического смысла, вот и все.AndreyHenneberg
20.06.2018 16:21Вообще, не отказался бы от такого: Сибирь, лето, жара, воду отключили. Цивилизация.
heleo
20.06.2018 14:07Что-бы оно рвануло, Вам придётся очень-очень ( и ещё много очень) быстро свалить в эту яму нужное количество урана, или в терминах ЯО создать пушечную схему для создания надкритической массы.
AndreyHenneberg
20.06.2018 16:10То есть Вы имеете в виду, что оно раньше рванёт по чернобыльской схеме, то есть просто в режиме перегретого котла? Вполне допускаю. Но такой вариант мне тоже не нравится. Причём, наверное, настолько же сильно, как и вариант с атомным взрывом.
heleo
20.06.2018 16:47Будет интенсивное выгорание топлива с выделением тепловой энергии. Если будут подходящие условия и чему взрываться от перегрева, то да, но сила взрыва гораздо меньше.
Как аналог можно привести пример с косяком из времён начала холодной войны:
WikiAndreyHenneberg
20.06.2018 17:23Мдя… Это примерно то, про что шутили в нашей компании лет 25 назад: выяснение критической массы экспериментальным путём.
В общем, мысль понял. Сейчас прикинул — примерно это и получилось в Фукусиме, когда расплавившееся топливо утекло из активной зоны, но взрываться и не думало, потому что там, преимущественно U238, а он сам по себе не способен создать нейтронный поток «взрывной» плотности, как я понял.Killan50
21.06.2018 07:51В первом сообщении heleo, не просто так написал
Вам придётся очень-очень ( и ещё много очень) быстро
Нужно буквально выстрелить куском урана в другую кучу урана, если делать хотя бы немного медленней то материал расплавится в процессе сближения и засрёт всё вокруг излучением, но никаких взрывов.
Поэтому атомные станции и не взрываются как бомбы в привычном нам понимании, случайно такое просто не получится.
ZlobniyShurik
20.06.2018 06:45Интересно, а биологию учли?
В смысле, не покроется ли львиная доля пряжи слоем водорослей, планктона, e.t.c., после чего доступ урана к адсорбенту может быть сильно усложнен.NihtRaven
20.06.2018 09:03Даже в таком случае, добыча сводится просто к цеплянию пряжи к лайнерам и снятию урана в порту. Без шахт/рудников и довольно тяжелого труда
Mike_soft
20.06.2018 09:06чтобы тянуть эту пряжу лайнерами — понадобится довольно много дополнительной энергии…
selivanov_pavel
20.06.2018 09:21+1, энергозатраты лайнеров перекроют получаемую из добытого урана энергию в разы.
Вообще, интересно было бы узнать, сколько энергии мы умеем получать из урана, содержащегося в 5 граммах U3O8? А то, может там такое печальное количество джоулей, что на работу с пряжей уйдёт гораздо больше?
Mike_soft
20.06.2018 09:24по-хорошему, это все надо считать — и затраты энергии на добычу, и на выделение, и на разделение — и получение энергии не только в первичном цикле, но и возможных следующих. Ну и утилизацию.
Но радует, что способы находятся — человечество перестает ограничиваться рытьем земли.
hokum13
20.06.2018 09:53188 МэВ/атом = 30 пДж/атом = 18 ТДж/моль = 76,6 ТДж/кг для урана (при ядерной реакции).
29,3 МДж/кг для каменного угля (при сгорании).
Т.е. почти в 3 000 000 раз. Т.е. если на добычу этих 5 грамм уйдет меньше 10-15 тонн угля ( условно), то это вполне рационально. Хотя конечно данных о весе этой самой пряжи и пропитки разумеется не хватает в статье.
И да, вместо того, чтобы таскать неводы за лайнерами, проще поставить станцию на каком-нибудь течении. Тут и обновление воды постоянное, и энергозатраты нулевые.Mike_soft
20.06.2018 09:58насчет «нулевых» — вряд ли, все равно нужно транспортировать (хотя бы подтаскивать-вытаскивать) на извлечение. а изменение течения может сильно аукнуться климатически (хотя опять же, я не знаю, насколько повлияет пряжа на течение)
AndreyHenneberg
20.06.2018 10:05Но на само омывание пряжи водой — нулевые. А для смены пряжи можно хоть попутные лайнеры использовать.
andrey_gavrilov
20.06.2018 18:57у вас зона приливных течений есть _всегда_.
Японцы в 2011-м, в ходе своих работ, послуживших основой для прорыва в ходе работ по заказу US DOE в 2015-м (и вот вообще непонятно, как результаты PNNL с результатами 2015-го соотносятся), — вообще в открытом море-окияне свои «ерши» из акриловых нитей ставили (снизу — груз, сверху — поплавок), и норм.
И да, я бы не беспокоился о влиянии такой технологии на климат.
P.S. результаты 2015-го, — уран по $300 — $600 за килограмм (будете сравнивать с мировыми ценами, — заметьте, что там в фунтах принято измерять!). В общем, это ядерная энергетика с окончательным геологическим захоронением (по нынешним ценам захоронения, а там вотпрямщаз радикальное удешевление готовится, — так как научились делать глубокие скважины большого диаметра), c LCOE в $100 — $120 за МВт*ч.
И да, это по нынешним депрессивным ценам за станцию (сейчас это (CAPEX) базовая составляющая цены атомной энергии), — при массовом строительстве (1) типового проекта(2), — тут радикальное удешевление CAPEX будет.
И это — чистое ВИЭ, прямо по определению, недавно канадская атомная ассоциация этим троллила :), — уран из морской воды — возобновляемый ресурс, — при извлечении из морской воды содержание будет успевать восстанавливаться выщелачиванием из прилегающих морских пород.
hokum13
22.06.2018 11:00Речь о том, что не нужно прилагать усилий для промывки этой самой «пряжи». Естественно нужно ее поднимать, обрабатывать, чинить… Но это все нужно делать вне зависимости от места крепления этой «пряжи».
И да, первичную обработку по извлечению оксида я бы расположил там же, в море. Чтобы не таскать тонны «пряжи» туда-сюда. В статье же сказано, что отделение — простая задача.
Marsikus
20.06.2018 09:17Кажется, не учли биологию и с другой стороны: такой способ добычи может усугубить проблему загрязнения морей пластиковыми отходами, что морским обитателям жизнь не улучшит.
AndreyHenneberg
20.06.2018 10:08+1Это вопрос качества изготовления этой пряжи и адсорбента и закрепления адсорбента на пряже, чтобы они не осыпались в воду.
Marsikus
20.06.2018 10:33В морской воде с течением, живностью и мусором естественный износ и аварийные обрывы волокна неизбежны.
AndreyHenneberg
20.06.2018 10:38А вот это уже надо смотреть конкретные реализации, чтобы можно было говорить что-то конкретное. Пока описано то, что можно посчитать: склонность адсорбента к растворению, склонность пряжи к самопроизвольному обрыву, уменьшение концентрации урана в воде.
vesper-bot
20.06.2018 09:30Думаю, что «время», на которое нужно опускать адсорбент в море, достаточно невелико, чтобы на нем не успели завестись серьезные формы жизни.
domix32
20.06.2018 10:30Мне кажется высушить пряжу и отделить металл от органики не сильно большая проблема.
imbasoft
20.06.2018 09:42-1Что-то не так с математикой в статье.
Факт 1.
концентрация урансодержащих ионов составляет всего 3 мг на кубометр морской воды.
Факт 2.
акриловую пряжу, предварительно вымоченную в полимере, опускали в морскую воду с имитацией слабого течения. За один месяц удалось собрать 5 грамм закись-окись U308.
Вопрос
Cколько кубокиломентров воды «ученые» прогнали с помощью «слабого» течения сквозь пряжу??? Можно но ли считать этот гигантский поток слабым течением?sinigr
20.06.2018 10:07+1Примерно 1700 кубических метров воды. Поток действительно скромный, примерно 2.5 кубометра в час, меньше литра в секунду.
YaMishar
20.06.2018 10:111667 кубометров/месяц. Очень не большое течение. 2.5 кубометра час.
Это если собирается все ионы, скорее всего КПД меньше.
VerdOrr
20.06.2018 10:125 / 0.003 = 1666
Округлим — 2000 куб.метров. Предположим, сечение «трубы» 1 кв. метр — 2 км/месяц (3 м/ч) — сильное течение?
P.S. Долго писал…
slarionoff
20.06.2018 13:28Главное, вытащить вовремя, пока критическая масса не набралась. Или оксид не бабахает?
Mike_soft
20.06.2018 13:33там в основном «небабахающий» изотоп. как и везде
AndreyHenneberg
20.06.2018 16:18У него просто критическая масса больше. Собственно, и важна-то не сама по себе масса, а создаваемая этой массой плотность нейтронного потока, при которой вероятность попадания нейтрона, вылетевшего из распавшегося ядра, в другое ядро выше порога начала цепной реакции. А там вокруг вода, которая отлично эти нейтроны ловит. В общем, без шансов.
AndreyHenneberg
20.06.2018 16:13Для критическая масса исчисляется в килограммах, а там — хорошо, если граммы будут набираться.
stalinets
20.06.2018 14:48Очень хорошая новость! Насколько я знаю, в России с ураном сейчас туговато, старые месторождения в основном выбраны, а разведка новых ведётся слабо. Резко интесифицировать добычу не получится, а ведь новые АЭС строятся, и наверняка воякам тоже уран нужен для перевооружения. Если бы наши подсуетились и взялись за эту технологию, проблема урана была бы решена.
safari2012
20.06.2018 18:45Всегда можно у соседей купить
balexa
22.06.2018 10:16Практически весь т.н. «российский» уран добывается в Казахстане. В России делается все, кроме непосредственно самой добычи — обогащение руды, получение урана, очищение, создание таблеток и т.д.
soshnikov
Что касается урана, то по данным британских ученых, его в детской печеньке в 100500 раз больше, чем молочнокислых бактерий за орбитой плутона.
Далее по тексту сплошные перлы, какую строку ни возьми.
Хабра бесплатную траву начала наемникам раздавать?
justhabrauser
Это просто «Редактор GT», всё нормально.