Извлечение урана из морской воды

Концентрация урана в мировом океане практически постоянна и составляет в среднем 3*10в-3 г/м3. Общее содержание урана в морской воде оценивается в 4 млрд. т. Ввиду роста потребностей в уране для АЭС в ряде стран, в частности в США, Великобритании, Японии, Италии, исследовалась возможность его извлечения из природных вод, главным образом из морской воды. Изучаются следующие способы получения урана из морской воды: осаждение урана в открытых бассейнах гидроокисями или фосфатами алюминия и железа; экстракция органическими экстрагентами; поглощение урана морскими организмами; сорбция урана органическими или неорганическими сорбентами.

Наибольшее развитие получили сорбционные методы с использованием неорганических поглотителей на основе солей титана и органических ионитов (зерненых сорбентов). Советскими специалистами установлено, что для извлечения урана из природных вод может быть использовано с различной эффективностью большое количество сорбентов. Однако наиболее эффективными являются сильноосновные аниониты типа AM—10 Xn, содержащие в своем составе пиридиниевые основания. Извлечение урана из природных вод может быть осуществлено анионитами мелких или крупных классов в аппаратурах различной конструкции с перекачкой воды или непосредственно на акватории. Обнадеживающие результаты сорбции урана на акватории были получены в аппаратах оригинальной конструкции, загруженных анионитом AM—10Xn с крупностью гранул 0,40—0,63 и 0,63—1,0 мм. Разработана схема сорбционного извлечения урана из природных вод, исключающая перекачивание воды.

Интенсивные исследования в этой области проводило в 1962—1968 гг. Управление по атомной энергии Великобритании.

В 1975 г. сообщалось, что в Японии разработан эффективный композиционный сорбент для извлечения урана, в состав которого входят активированный уголь, титан и цинк. Разработаны конструкции установок двух типов: бассейнового с использованием приливов (см. рис. 9.16) и колонного (рис. 9.17).

В 1975 г. в Японии на острове Сикоку построена опытная установка пропускной способностью 40 т/сут морской воды. На основе результатов ее эксплуатации будет разработан проект более крупной установки. Японские ученые полагают, что к 1990 г. из морской воды можно будет получать 3400 т U3O8/год.

В ФРГ в Центре ядерных исследований в Юлихе изучалась возможность использования синтетического ультрамарина и исследовались некоторые виды водорослей, способных концентрировать уран.

В последние годы этой проблемой заинтересовались ученые Италии.

В настоящее время рассматриваются следующие основные схемы извлечения урана.

1. Создание объединенных установок по опреснению морской воды и извлечению урана. Производство урана одновременно с опреснением воды на комплексе пропускной способностью 1*10в6 м3 воды/сут составит 1 т/год.

2. Извлечение урана из охлаждающей воды прибрежных электростанций. Однако объем производства урана будет невелик. Так, например, в Великобритании из охлаждающей воды всех прибрежных электростанций можно извлечь 50 т U3O8, а из охлаждающей воды всех магноксовых реакторов — 23 т U3O8 в год. Данные исследований показывают, что содержание урана в охлаждающей воде АЭС составляет лишь 5% количества, используемого в реакторах.

3. Предполагается включать установки по извлечению урана в комплекс электростанций, использующих энергию прилива. На Земле существует около 100 районов, пригодных для строительства таких установок. Если даже не принимать во внимание все технические аспекты процесса, не обеспечивающего 100%-ного извлечения урана, то общее количество полученного при такой схеме урана оценивается в 2,5*10в4 т в год, что составляет лишь 10% расчетных потребностей в уране к 2000 г.

На основании изложенного выше можно сделать вывод, что получение урана из морской воды в больших количествах по экономически приемлемой стоимости — дело отдаленного будущего, хотя с экологической точки зрения даже крупномасштабный комплекс не будет отрицательно влиять на окружающую среду. Таким образом, в ближайшем будущем морская вода не может рассматриваться как важный источник урана.