(一)海水中的氘氚铀
核裂变、核聚变和太阳能是我们将来依赖的主要能源,而核聚变最吸引人。虽然受控核聚变仍处研究阶段,但它极可能成为一种主要的几乎是用不尽的新能源。它是在5千万℃高温下氘和氚发生核聚变,或1亿℃下氘发生核聚变,形成氦核等,同时放出巨大的能量。这里氘和氚的贮量是十分重要的。
天然水中约含1.5×10-5的D2O,全球水储量13.86亿km3,海水占96.5%,海水中D2O、T2O的储量即达200万亿t,1kgD聚变产生的能量相当于燃烧2万t煤炭。
海水中还有45亿t铀,可作为核裂变的原料。而陆上铀矿总储量仅100万t,随着我国核电站的发展,海水提铀工作显得很有意义。我国从60年代开始进行海水提铀的研究,取得较重要的进展。
(二)相关技术和可行性(www.daowen.com)
要从海水中制取D2O和D,由于含量低,工艺过程是十分繁杂的,一般靠不同温度下的不同分离系数来富集,这叫双温交换法。例如:H2O(液)+HDS(气)⇌HDO(液)+H2S(气)
其平衡常数在30℃和130℃分别为2.18和1.83,据此可在2.0MPa下,将H2S作为循环气体,由下而上通过热塔时由水中提取D,而通过冷塔时,把D送还水中,以此可在赤道海洋海平面处,利用D2O和HDO蒸汽压比H2O低,海水有富D2O倾向,用上述交换法获得15%D2O的富集液,之后精馏提浓到99.8%。另一种制备D2O的方法为电解法,电解时,H较D易在阴极析出,约快6~7倍,这样重水被富集在电解剩余液中,若分离系数取5,则要获得克分子百分比为90%的D2O,要将电解液体积缩剩约13万分之一,能耗太大。
1970年美国在哥拉斯湾用双温交换法建立了年产200t重水的工厂。现在重水的生产多用此工艺。
海水提铀的方法很多,最有前途的是吸附法。它是选择一高效吸附剂,在海水中把铀吸附到表面,饱和后进行解吸附,则可提取铀(解吸后的吸附剂可重新使用)。在试验过的吸附剂中,比较好的是间苯二酚砷酸树脂,氢氧化钛和偕胺肟树脂等。目前看,最有前途的是偕胺肟树脂,它可以作成纤维状,表面积大,易操作,效率高,一吨材质在海中20天,可从含铀3.3μg/L的海水中吸2.7kg铀,浓度达0.3%,与陆上矿石一样。该技术的突破将为铀的生产开辟新途径,且污染少,工艺简单,安全性好,纯度高,也可能带动相关的海洋产业的发展。
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