打开“原子能仓库”

也许有人不知道铀，可有谁不知道原子弹，不知道核电站呢？铀，就是原子弹里的“炸药”，核电站里的“燃料”。

1939 年，人类完成了科学技术史上的一项重大发现：用人工方法轰击铀原子核，使它发生分裂，放出惊人的巨大能量，这种能就是原子能，或者叫核能。

铀原子核分裂的时候放出的能量要比普通化学反应放出的能量大几十万甚至几百万倍。1 克铀放出的原子能相当于 2.2 万千瓦小时的电能，1 两铀原子核分裂的时候放出的能量，顶得上燃烧 10 万公斤优质煤。

铀是原子能工业和原子武器重要的原料，为此，世界各国都非常重视它的开发。然而，铀在陆地上的储量并不多，据估计，目前有开发价值的仅为100 万吨左右，而到本世纪末，全世界对铀的需要量将增加 5 倍，长此以往， 用不了多久，陆地上的铀矿资源就会消耗殆尽。许多人于是把找铀的目光转向蓝色的海洋。海水提铀研究就是基于这一观点于 60 年代发展起来，到 70 年代末已有相当规模。

海洋里的确有铀。这些铀溶解在水里，1000 吨海水里含铀 3 克，好像少得很！但是，浩瀚的大海是“水的王国”。据初步测算，这么多的海水里溶解有 40 多亿吨铀，比陆地上已知的铀的总储量大 4000 倍！这些铀的原子能

至少相当于燃烧 8000 万亿吨优质煤！

如此庞大富有的“水中铀矿”，当然非常诱人。但是，海水里铀的浓度那么低，300 吨海水里的铀加在一起才够 1 克，怎样才能把它提取出来呢？英国人最早进行海水提铀的尝试。他们使用一种能够富集铀的吸附剂，

这种吸附剂的表面具有某种特殊的性能，能够把从旁边流过并且接触到的海水里的铀吸附到自己身上。等到吸附剂“吸饱喝足”，我们再把它们吸附的物质“解吸”下来分离，就能得到所需要的核燃料。这种方法吸铀量较高， 是最有希望的一种方法。但是吸附材料很关键，且对它的要求又很多；性能稳定，不溶解于水，可以重复使用；吸附容量大，速度快，效率高；没有毒性，不污染海水；来源丰富，价格便宜，可以大量生产等等。

许多国家都在研究吸附剂，结果吸附剂就如雨后春笋。目前无机的吸附剂已经研究出了几百种，主要是钛、铝、锌、锰、铁、铅等等的氧化物、氢氧化物和碳酸盐。现在看来，人造的水合氧化钛是“主角”，把它们沉淀在活性炭上，1 克这样的吸附剂就能吸附 500～600 微克铀，但该吸附剂机械强度较差，为了改善这一状况，采用高分子粘合剂和水合氧化钛制成复合型钛吸附剂，获得较好效果。经过长期研究筛选，钛型吸附剂至今仍是从海水提铀可行的主要方法之一。

科学家对方铅矿等天然矿石的吸附能力也进行了研究，并且取得了比较满意的效果。有人设想，如果在适当的海湾里修建一道几公里长的堤坝，坝里装有便宜的方铅矿颗粒吸附剂，让海水不断地保持与吸附剂良好的接触， 那么这套工程每年就可以给我们从海水里回收几百吨铀资源。

近几年，有机吸附剂的研究非常活跃，主要集中在聚丙烯偕胺肟树脂、聚丙烯偕胺纤维、含膦基或膦羧基的大孔螯合树脂、大环六配位基化合物等方面，其中特别引人注目的是聚偕胺肟类高分子，其吸附量已达到或超过陆源富铀矿的含铀品位。只是这类吸附剂的稳定性和反复利用的周期性，有待进一步提高。

日本改良偕胺肟树脂的亲水性，使吸铀速度显著增大，富集系数达 106 数量级，吸附容量为 3～4 毫克/克，这是海水提铀近期的一大突破，已引起许多国家重视，并相继开展研究。例如吸附速率比水合氧化钛高的“类富里酸有机吸附剂”，以及其它类型的螯合树脂的研究。如今，经过不断改进的无机吸附剂，对海水中铀的富集系数提高到 104～105 数量级。有机螯合树脂和聚偕胺肟纤维状吸附剂的富集系数，可达 105～106 数量级。该研究结果表明，从复杂的天然海水体系中，成功提取铀含量仅 3.3 微克/升的铀化合物， 这标志着人类在痕量元素富集分离技术上的飞跃。

当然，回收海水铀的方法，除了吸附剂吸附法外，还有用有机溶剂靠重力分离的溶剂提取法，加金属氢氧化合物等使之与铀一起沉淀的共沉法，附着在气泡上的浮选法以及生物富集法等等。前面三种方法对含铀浓度这样稀的海水收效不大，只有生物富集法还有希望，目前正在进一步研究。研究发现，有些藻类具有很强的富集铀的本领，可以成为我们采铀的“帮手”。这些海藻繁殖迅速，机体里的含铀浓度比天然海水高出几千甚至上万倍，干物资里的含铀量可达万分之三，已接近或超过低品位铀矿的铀浓度。

60 年代以来，继英国之后，美、日、法等十几个国家都开始进行海水提铀的研究。我国也在这方面做了不少工作，并且有自己的特色。目前，海水提铀在实验室的小规模试验已完全成功，已从基础研究和应用技术研究，转向开发应用研究，但大规模生产还得克服不少困难。

英国的海水提铀研究开展较早，提出过产铀量为千吨级的潮汐湖计划。前苏联很重视有机树脂型的铀吸着剂的研究。德国侧重于天然藻对铀的生物富集方法。在具体研究成果方面，日本的水平是最高的。他们在香川县仁尾町大约 1 万平方米的基地上已建设中等试验性工厂，年产铀量为 10 公斤。还提出了工业规模的海水提铀工厂计划，年产铀量为 1000 吨。一些沿海国家， 亦计划在本世纪末建造年产量为百吨或千吨级铀的工业规模海水提铀厂。

能源是一个国家发展生产和提高人民生活的物质基础，海洋是未来原子能燃料的最大“仓库”。海水里的铀如果全部提取出来，所含的裂变能就相当于 1 亿亿吨优质煤，比现在地球上全部煤炭的地质储量还多 1000 倍，即使

今后能源消耗水平比现在提高 100 倍，也可以绰绰有余地供应全世界一万年！