Акриловая пряжа помогает добывать уран из морской воды +18

image

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.

Вы можете помочь и перевести немного средств на развитие сайта



Комментарии (65):

  1. soshnikov
    /#18795055 / -5

    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
      /#18795585

      Это просто «Редактор GT», всё нормально.

  2. 1234rfvb
    /#18795079 / +5

    Чорд, я даже засомневался в своём зрении!
    Лёгким движением соединение U3O8 превращается в диковинный элемент U308

    • Mike_soft
      /#18795425

      спасибо. а то я как-то на оксид не подумал

  3. Zavtramen
    /#18795119

    станет 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
      /#18795401

      Т.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
      /#18795583

      Это 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
        /#18795667

        А 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
          /#18795733

          в 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
            /#18795853

            Ну 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
          /#18795753

          Потому 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
            /#18795795

            А если организовать пред подогрев воды при заборе ее из реки или озера на ТЭЦ, просто пропустив трубы через пруд с ядерными отходами?

            • balexa
              /#18796047

              Преполагаю 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
              /#18798923

              Многоконтурность на мегаваты тепла не так дешева как хотелось бы.
              А одноконтурность — нельзя, радиация

              • Mike_soft
                /#18799331

                одноконтурность — это понятно.
                а можно чуть подробнее об удорожающих многоконтурность сложностях?

                • arheops
                  /#18800071

                  Второй насос, теплообменник на 10мегават(5 тонн меди гдето), контроль радиации.

                  • Mike_soft
                    /#18800251

                    пластинчатые 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
                      /#18800881

                      Теплообменники 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
                        /#18801263

                        естественно, из нержавейки — даже сам пытался этот бизнес запустить.
                        про радиационный контроль и безопасность я не пропустил — так сказать, «держу в уме».

                      • VerdOrr
                        /#18802393

                        А нержавейка, извините, не сталь?

                        • arheops
                          /#18802417

                          Нужная 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
                            /#18802605

                            Удивление вызвала фраза «Теплообменники вода-вода не делают из стали. Развечто из нержавейки.»
                            Противопоставление, мягко говоря, некорректно т.к. одно является подмножеством другого.

          • AndreyHenneberg
            /#18795841

            Ага, понятно: «В лом мне, да и баловство это всё».

            • balexa
              /#18796093

              Просто 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
                /#18797461

                Вообще, не отказался бы от такого: Сибирь, лето, жара, воду отключили. Цивилизация.

        • heleo
          /#18796895

          Что-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
            /#18797395

            То 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
              /#18797649

              Будет 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:
              Wiki

              • AndreyHenneberg
                /#18797829

                Мдя… 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
                  /#18799329

                  В 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.

  4. Zmiy666
    /#18795135

    А почему уран? Нет чего-то более практичного, золото, платина, редкоземы…
    тонна урана дешевле тонны золота…

    • Nubus
      /#18795187 / +1

      А вы попробуйте платиной или золотом запитать реакторы. И ещё из урана получаеться плутоний, а вот из остального плутоний тяжеловато получить.

  5. ZlobniyShurik
    /#18795201

    Интересно, 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
      /#18795417

      Даже 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
        /#18795427

        чтобы тянуть эту пряжу лайнерами — понадобится довольно много дополнительной энергии…

        • selivanov_pavel
          /#18795495

          +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
            /#18795513

            по-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
            /#18795625

            188 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
              /#18795649

              насчет «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
                /#18795705

                Но на само омывание пряжи водой — нулевые. А для смены пряжи можно хоть попутные лайнеры использовать.

              • andrey_gavrilov
                /#18798217

                у 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
                /#18804407

                Речь 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
      /#18795481

      Кажется, не учли биологию и с другой стороны: такой способ добычи может усугубить проблему загрязнения морей пластиковыми отходами, что морским обитателям жизнь не улучшит.

      • AndreyHenneberg
        /#18795729 / +1

        Это вопрос качества изготовления этой пряжи и адсорбента и закрепления адсорбента на пряже, чтобы они не осыпались в воду.

        • Marsikus
          /#18795855

          В морской воде с течением, живностью и мусором естественный износ и аварийные обрывы волокна неизбежны.

          • AndreyHenneberg
            /#18795883

            А 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
      /#18795527

      Думаю, что «время», на которое нужно опускать адсорбент в море, достаточно невелико, чтобы на нем не успели завестись серьезные формы жизни.

    • domix32
      /#18795843

      Мне кажется высушить пряжу и отделить металл от органики не сильно большая проблема.

  6. imbasoft
    /#18795577 / -1

    Что-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
      /#18795721 / +1

      Примерно 1700 кубических метров воды. Поток действительно скромный, примерно 2.5 кубометра в час, меньше литра в секунду.

    • YaMishar
      /#18795741

      1667 кубометров/месяц. Очень не большое течение. 2.5 кубометра час.
      Это если собирается все ионы, скорее всего КПД меньше.

      • VerdOrr
        /#18795769

        Вы где-то 3 порядка потеряли…

        • YaMishar
          /#18795813

          5г/(3мг/м3) = 1667 м3
          Дальше делим на 720 (часов в месяце). Получаем меньше 2.5 м3 в час.
          Где тут 3 порядка?
          2.5 м3 в час можно обеспечить бытовым насосом.

          • VerdOrr
            /#18795899

            «Я буду обновлять страницу» =)

    • VerdOrr
      /#18795745

      5 / 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…

    • imbasoft
      /#18795827

      Сори, мой косяк вначале прочитал 3мг на кубокилометр а не на кубометр.

  7. slarionoff
    /#18796689

    Главное, вытащить вовремя, пока критическая масса не набралась. Или оксид не бабахает?

    • Mike_soft
      /#18796719

      там в основном «небабахающий» изотоп. как и везде

      • AndreyHenneberg
        /#18797445

        У 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
      /#18797403

      Для критическая масса исчисляется в килограммах, а там — хорошо, если граммы будут набираться.

  8. stalinets
    /#18797051

    Очень 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
      /#18798167

      Всегда можно у соседей купить

      • balexa
        /#18804225

        Практически 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.

  9. Alcpp
    /#18803593

    Северная Корея по-новому взглянет на окружающие ее моря.