طريقة جديدة لسحب اليورانيوم من الماء يمكن أن تساعد في دفع الطاقة النووية في الصين

قام الباحثون الصينيون بتطوير تقنية عالية الكفاءة في استخدام الطاقة وذات تكلفة منخفضة لاستخراج اليورانيوم من مياه البحر ، وهي نعمة محتملة لطموحات الطاقة النووية في البلاد. تقود الصين حاليًا العالم في بناء محطات توليد الطاقة النووية الجديدة ، وسيساعد زيادة إمداداتها من اليورانيوم هذه الجهود.

يحمل محيطات العالم ما يقدر بنحو 4.5 مليار طن من اليورانيوم – أكثر من 1000 مرة متاحة للتعدين – لكنها مخففة للغاية. لقد حصدت الجهود التجريبية السابقة اليورانيوم من مياه البحر عن طريق امتصاصه جسديًا مع إسفنجات اصطناعية أو مادة بوليمر مستوحاة من أنماط الأوعية الدموية ، أو بالطريقة الكهروكيميائية الأكثر كفاءة وأكثر تكلفة لمحاصرة ذرات اليورانيوم مع حقول كهربائية.

قام شوانجيين وانغ من جامعة هونان في الصين وزملاؤه بتطوير تقنية كهروكيميائية مطورة أرخص وتتطلب طاقة أقل من أي شيء آخر للاستخدام مع مياه البحر. على عكس الأنظمة الكهروكيميائية النموذجية ، التي تسحب فقط ذرات اليورانيوم من الماء في القطب الإيجابي ، يحتوي أجهزتها على قطبين نحاسيين ، أحدهما إيجابي وواحد سلبي ، يمكنهما جمع اليورانيوم.

كان هذا النهج قادرًا على استخراج 100 في المائة من ذرات اليورانيوم من محلول شبيه بمياه البحر المالحة في غضون 40 دقيقة. بالمقارنة ، تستخرج طرق الامتزاز المادي عادةً أقل من 10 في المائة من اليورانيوم المتاح.

عند اختبارها بكميات صغيرة من مياه البحر الطبيعية – حوالي 1 لتر يمتد عبر النظام في أي وقت – تمكنت الطريقة الجديدة من استخراج 100 في المائة من اليورانيوم من مياه بحر الصين الشرقية و 85 في المائة من مياه بحر الصين الجنوبية. في الحالة الأخيرة ، حقق الباحثون أيضًا استخراج 100 في المائة مع أقطاب أكبر.

أظهرت التجارب أيضًا أن الطاقة المطلوبة كانت أقل من 1000 مرة أقل من الطرق الكهروكيميائية الأخرى. تكلف العملية برمتها حوالي 83 دولار لكل كيلوغرام من اليورانيوم المستخرجة. هذا ضعف رخيصة مثل أساليب الامتزاز المادي ، والتي تكلف حوالي 205 دولار لكل كيلوغرام ، وأربعة أضعاف رخيصة مثل الطرق الكهروكيميائية السابقة ، والتي تكلف 360 دولار لكل كيلوغرام.

كتب الباحثون أن زيادة حجم وحجم الأجهزة الجديدة – إلى جانب التراص أو توصيلها معًا – يمكن أن يؤدي إلى “تصنيع استخراج اليورانيوم من مياه البحر في المستقبل”. بالنظر إلى اختبار مدته 58 ساعة في 100 لتر من مياه البحر ، استخرج أكبر مجموعة تجريبية لأكثر من 90 في المائة من اليورانيوم المتاح.

جاءت واحدة من أنجح المظاهرات السابقة في حصاد اليورانيوم من مياه البحر في التسعينيات ، عندما استخرجت وكالة الطاقة الذرية اليابانية كيلوغرامًا من العنصر من المحيط باستخدام طريقة امتصاص مادية. هذا وضع علامة فارقة ألهمت الباحثين الأكاديميين والصناعة الصينيين منذ ذلك الحين.

في عام 2019 ، تعاونت شركة نووية صينية مملوكة للدولة مع معاهد الأبحاث لتشكيل تحالف الابتكار لتكنولوجيا استخراج اليورانيوم في مياه البحر. تهدف هذه المنظمة إلى بناء مصنع مظاهر بحلول عام 2035 وتحقيق الإنتاج الصناعي المستمر بحلول عام 2050 ، وفقًا ل بوست صباح الصين الجنوبية.

نصف مشاريع المفاعل النووي قيد الإنشاء حاليًا في الصين. تسير البلاد على المسار الصحيح لتجاوز الولايات المتحدة والاتحاد الأوروبي في إجمالي قدرة الطاقة النووية المثبتة بحلول عام 2030 ، وفقًا لوكالة الطاقة الدولية.

لكن الصناعة النووية في الصين تستورد أيضًا معظم اليورانيوم الذي تستخدمه. لذلك أي يمكن أن يكون الاستخراج اقتصاديا من مياه البحر أكثر من موضع ترحيب.