用于海水提鈾的膜組件桑包。

中國科學院上海高等研究院(簡稱上海高研院)綠色化學工程技術研究與發(fā)展中心研究員姜標團隊研究海水提鈾近十年墨榄。不久前玄糟，該團隊通過產(chǎn)學研合作，提供了一種海水提鈾低成本解決方案袄秩，有效推進海水提鈾從“實驗室”走向“海洋”阵翎。

從一次偶然到上百次工藝驗證

談及為何涉足海水提鈾研究領域，姜標稱：“是一次偶然之剧。”

2011年郭卫，中國科學院部署啟動“未來先進核裂變能—釷基熔鹽堆核能系統(tǒng)(TMSR)”戰(zhàn)略性科技先導專項(A類)，姜標是項目組成員之一背稼。他帶領團隊利用先進的納米技術分離提取用于冷卻劑與核燃料溶劑的鋰同位素贰军。

核與鈾總是“形影不離”。在項目實施過程中蟹肘，姜標突發(fā)奇想：“既然利用納米技術可分離提取鋰同位素词疼，是否也能提取鈾?”

在那時，包括姜標在內(nèi)的科學家很清楚穆惩，陸地鈾資源難以滿足未來核電的發(fā)展需求柒谈，必須找到補充或可替代方案。最終咖自，姜標團隊證明他的設想是可行的胖辨，但他們并不滿足僅限于實驗室中。

成本高一直是海水提鈾難以解決的問題逼渤，材料和海洋工程是兩個主要制約因素讹毁。

降低材料成本是第一步。“需要找到可規(guī)谋撼В化生產(chǎn)的低成本让多、鈾吸附性能良好的吸附材料，并加工成可海試實施的形式扫钝。”項目負責人之一顶食、上海高研院副研究員李繼香說。

為此刁祸，姜標團隊基于靜電紡絲技術熄阻，成功制備了鈾吸附速率快斋竞、吸附容量高、離子選擇性好的納米纖維功能膜秃殉。近10年間坝初，他們完成了從實驗室膜片到工業(yè)膜組件的批量生產(chǎn)，開展了上百次模擬循環(huán)吸附/脫附工藝驗證钾军。

姜標解釋道鳄袍，工藝驗證的目的有兩個：一是測試使用壽命，這是降低材料成本的關鍵;二是證明材料是環(huán)保的吏恭，避免對海洋造成污染拗小。

其間，姜標團隊得到中國科學院重點部署項目“鹽湖鹵水若干戰(zhàn)略性元素提取”的支持砸泛。該項目針對鹽湖資源綜合利用十籍，以國家戰(zhàn)略元素鋰、硼和鈾的提取為目標唇礁，支撐戰(zhàn)略性先導科技專項(釷基熔鹽堆核能系統(tǒng))和地方特色經(jīng)濟發(fā)展勾栗，姜標團隊同樣是項目單位之一。

提取的鈾從近20克到公斤級

基于“鹽湖鹵水若干戰(zhàn)略性元素提取”項目盏筐，姜標團隊先在青海省察爾汗鹽湖“小試牛刀”幌侧。相比于海洋，鹽湖的鈾含量更高规学，但鹽分也高整栏。雖然試驗成功，但湖上的基礎設施因鹽分過高而損毀橡周，他們投放了10個膜組件碗昭，只收回兩個。不過膊向，這次“小試牛刀”奠定了他們開展海水提鈾的信心体笨。

“一根1米高圓柱形工業(yè)膜組件的有效吸附面積可達6600多平方米，相當于一個足球場那么大糙娃。”姜標對記者說烧啊。

海洋工程成本高是姜標團隊開展海試試驗要突破的一道坎，也是最令他們頭疼的問題憎抡。據(jù)介紹端杂，要建設海試試驗基礎設施需要花費數(shù)百萬元，但對于經(jīng)費有限的科研團隊來說性湿，這樣的做法并不劃算纬傲。

2018年，姜標團隊同福建某地政府合作肤频，首次在東海海域開展小規(guī)模海水提鈾海試示范嘹锁，在一個月內(nèi)成功獲得近20克天然鈾葫录。

2019年11月，姜標團隊借助產(chǎn)學研合作的形式领猾，在南海海域建設了近400平方米功能納米膜公斤級海水提鈾海試試驗平臺以及配套改性和洗脫平臺，完成了10余噸提鈾組件及平臺裝配和加固改造骇扇。近兩年摔竿，他們在該海試試驗平臺上完成了100余支膜組件的海試投放和循環(huán)吸附試驗。

值得一提的是少孝，該團隊還建立了完整的鈾吸附/洗脫/活化技術體系继低，并進行了技術經(jīng)濟性評估。

“我們利用功能納米膜稍走，已經(jīng)成功從海水中提出天然鈾袁翁。”姜標表示，陸地鈾資源提取成本為150美元/公斤现辰，“如果功能納米膜使用次數(shù)增加盔雷，海洋污染可以減少，全生命周期鈾提取量可以增加托捆，海水提鈾成本便可與陸地鈾礦相當”篱汤。目前，他們正與中核集團旗下核電運行研究(上海)有限公司合作媒卑，完善海試工程實施技術铃越。

姜標坦言，真正海試試驗并不容易经馍，如海洋污染對材料的影響非常大切锈。為此，他們不得不重新回到實驗室父绿，改進材料尿旅，提高其抗污染能力。除此之外茄敲，還有季節(jié)風洪稿、洋流等因素對材料的影響。

不過狠持，基于目前海試試驗的進展疟位，姜標對實現(xiàn)具備海水提鈾連續(xù)生產(chǎn)能力的目標很有信心。