海里“捞金”、难度堪比“人造太阳”，海水提铀“卡”在哪？

碳达峰、碳中和背景下，今年全国“两会”报告首次用“积极”这一字眼形容核电发展，与此同时，也对天然铀提出了重大需求。“我国陆地铀资源虽潜在资源量比较大，但探明量不大，而且铀矿资源开采呈‘规模小、品位低、较分散’的特点，目前天然铀对外依存度超过70%。按照目前规划的每年开工6~8台核电机组，预计到2035年，我国天然铀需求量为3~3.5万吨，铀资源供需矛盾将更加凸显。”中国铀业党委书记、董事长，联盟副理事长陈军利在接受记者采访时表示。

未来，如能将海水中的铀资源经济回收，将可以保障核电发展“无限”续航，然而其现实困境却不是一朝可以解决的。

— 在大海里“捞金”，难度堪比“人造太阳”的实现 —

采访中，多位专家表示，海水中含有丰富的铀资源，储量约为45亿吨，这一数值相当于陆地铀矿储量的1000倍。若能够将海水中“取之不尽”的铀资源有效利用起来，足以保证核电的可持续发展，满足人类对能源的需求。这使得国内外众多专家都将目标锁定在了海洋这一巨大的铀资源上。

然而理想很丰满，现实却有些骨感。

尽管海水中含铀总量巨大，但浓度却极低。铀在海水中主要是以三碳酸铀酰离子的结构存在，浓度仅为3.3μg/L，也就是说，1吨海水中只有3.3毫克铀，由于海水中其他杂质的含量既浓且杂，把这一微弱比例的铀从海水中“捞”出来，难度远超沙里淘金。“海水中有大量与铀酰离子共存、且含量大大高于铀酰离子的其它金属离子，海水中组成复杂的生物系统，这些都会对提铀造成很大干扰。”中国工程院院士、联盟学术委员会副主任石碧解释道。

另外，海水提铀需要处理大量海水，实施周期长，还可能要面对海上的极端气候，这些因素都导致了海水提铀在具体实施上是一个巨大的挑战。“海水提铀是世界性难题，堪比人类能源的终极解决方案——‘人造太阳’的实现。”中核矿业科技总工程师、联盟秘书长阙为民表示。

鉴于此，2014年中国工程院以重点咨询项目“开展从海水和盐湖中提取铀资源的战略研究”，建议将海水等非常规铀资源开发关键技术纳入国家科技规划、计划并给予必要支持。中国核工业集团有限公司将海水提铀研究作为先导技术研究纳入“创新2030”工程方案，明确在前瞻性、战略性领域打好主动仗，抢占事关长远和全局的科技战略制高点。

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— 几十年，依然在材料这个“瓶颈”里“打转” —

世界各国对于海水提铀技术的研发，重点都集中在以吸附材料为核心的直接吸附提取方法的研究上。从上世纪60年代开始，我国对此同样投入了大量的人力、物力，不断提升、突破吸附材料的吸附能力。目前国内材料的吸附能力已获得很大改善，普遍达到3 mgU/g以上的工作容量。

“但情况并不容乐观，总体来说我们依然还在材料的‘瓶颈’里‘打转’。”石碧告诉记者。

“吸附材料是否优异主要取决于吸附容量，目前，在实验室里，我国研发出的海水提铀材料吸附容量高达几十mgU/g以上，但一旦到了真实的海水中进行实验，普遍会‘断崖式’下跌到3～7 mgU/g之间，国际上也差不多是这个水平。”中科院上海高等研究院副院长、联盟副理事长姜标告诉记者。

“这一数据，即便是在真实的海洋环境下测试得出的，有可能也进行了一定的人工干预，比如海水的纯度等，完全无干预的试验下数据会更低，只能达到1～2 mgU/g。”阙为民对此问题做了进一步补充。

在联盟制定的海水提铀“三步走”战略里，对于吸附材料的研发进展进行了前瞻性的规划：第一阶段（到2025年），海水提铀材料样品，材料在海水中的有效吸附容量为6～10 mgU/g 材料；第二阶段（到2035年），批量生产海水提铀材料，材料在海水中的有效吸附容量为20～25mgU/g材料；第三阶段（到2050年），突破制约海水提铀工业化关键技术瓶颈，实现海水中提取铀产品连续生产能力。

“此外，海水提铀材料的吸附速率和洗脱速率也至关重要，也就是不仅要饭量大，还要吃得快、消化得快。对此，要从材料的化学性能入手进行创新研发，对�