Theo SCMP , các nhà khoa học Trung Quốc cho biết họ đã tìm ra cách chiết xuất hiệu quả uranium – kim loại nặng dùng làm nhiên liệu cho các lò phản ứng hạt nhân – từ nước biển sử dụng điện.
Cụ thể, nhóm nghiên cứu đến từ Đại học Sư phạm Đông Bắc ở thành phố Trường Xuân (tỉnh Cát Lâm, Trung Quốc) đã phát triển một điện cực thu giữ uranium thông qua các phản ứng điện hóa.
Họ cho biết phương pháp này nhanh hơn ít nhất ba lần so với các phương pháp chiết xuất hiện tại và có hiệu quả trong việc lọc tạp chất trong nước biển, nghĩa là nó có thể phù hợp cho các ứng dụng quy mô lớn. .
Nhóm nghiên cứu do Phó Giáo sư Zhao Rui và Giáo sư Chu Quang Sơn dẫn đầu đã công bố kết quả nghiên cứu đột phá của họ trên tạp chí ACS Central Science.
Trung Quốc vẫn phải nhập khẩu uranium để cung cấp nhiên liệu cho các lò phản ứng hạt nhân. (Ảnh: SCMP)
Trung Quốc đang xây dựng nhiều nhà máy điện hạt nhân hơn bất kỳ nước nào, nhưng quặng uranium của nước này có chất lượng thấp nên phải nhập khẩu để làm nhiên liệu cho các lò phản ứng. Khả năng khai thác uranium từ nước biển có thể là bước ngoặt giúp Trung Quốc thay đổi cục diện.
Uranium là nguyên tố thiết yếu cho năng lượng hạt nhân kể từ năm 1942, khi nhà vật lý Enrico Fermi xây dựng lò phản ứng hạt nhân đầu tiên ở Chicago.
Theo truyền thống, uranium được chiết xuất từ các thành tạo đá trên mặt đất, nhưng tính chất hữu hạn của các mỏ này đã khiến các nhà khoa học phải tìm kiếm các nguồn uranium thay thế. Một trong những nguồn giàu nhất là đại dương, nơi chứa khoảng 4,5 tỷ tấn uranium – gấp gần 1.000 lần so với trữ lượng uranium trên đất liền.
Tuy nhiên, việc tách uranium từ nước biển là một nhiệm vụ cực kỳ khó khăn do nồng độ cực thấp, ở mức 3,3 phần tỷ, cùng với sự hiện diện của các ion gây nhiễu trong môi trường biển phức tạp.
Độ khó của nhiệm vụ này cũng giống như việc tìm một gam muối trong 300.000 lít nước ngọt, nếu không muốn nói là khó hơn.
Để giải quyết thách thức này, nhóm nghiên cứu Trung Quốc đã tạo ra một điện cực bằng cách phủ hai monome (phân tử có thể phản ứng với các phân tử khác để tạo thành cấu trúc giống như polymer) lên vải sợi carbon dệt. ), được polyme hóa để tạo ra vật liệu điện cực có các vết lõm và vết lõm cực nhỏ, được gọi là khung thơm xốp (PAF).
PAF có các vị trí tạo xúc tác để chuyển đổi các ion urani thành các hợp chất urani và các vị trí hấp thụ để thu thập các hợp chất. Bản chất xốp của vải carbon cũng giúp thu giữ các ion uranium.
Trong một nghiên cứu trong phòng thí nghiệm của nhóm Giáo sư Zhu, một miếng vải tráng được sử dụng làm cực âm, cực dương than chì hoàn thành mạch điện và một dòng điện chạy giữa chúng. Trong vài ngày, họ nhận thấy uranium màu vàng sáng hình thành trên vải.
Uranium màu vàng sáng hình thành trên vải trong một thí nghiệm chiết xuất từ nước biển của các nhà khoa học Trung Quốc. (Ảnh: SCMP).
Theo nghiên cứu, phương pháp điện hóa này có thể nâng cao công suất và tốc độ chiết so với các phương pháp hấp phụ lý hóa truyền thống.
Giáo sư Zhu cho biết trong báo cáo: “ Việc chiết xuất uranium bằng điện cực PAF (PAF-E) cho thấy khả năng hấp phụ cao hơn và động học nhanh hơn so với hấp phụ hóa lý”.
Trong một thử nghiệm khác được thực hiện trên nước lấy từ Biển Bột Hải, nhóm nghiên cứu đã sử dụng các điện cực để chiết xuất 12,6 miligam uranium trên mỗi gam vật liệu trong 24 ngày.
Các nhà khoa học cho biết phương pháp này tốt hơn hầu hết các phương pháp chiết xuất uranium được báo cáo khác.
Các thử nghiệm cũng cho thấy điện cực ổn định qua nhiều chu kỳ chiết, bất chấp sự hiện diện của các ion kim loại cạnh tranh trong nước biển.
Zhu cho biết: “Tính chọn lọc tốt này là do điện áp xoay chiều đặt vào các điện cực, đẩy lùi các ion không liên kết”.
Ông cho biết các điện cực có thể cung cấp một phương pháp tách uranium khỏi nước biển hiệu quả hơn và nghiên cứu này đã cải thiện sự hiểu biết về các cơ chế đằng sau việc chiết xuất uranium bằng điện hóa.
Nghiên cứu được tài trợ bởi Chương trình R&D trọng điểm quốc gia của Trung Quốc và Quỹ khoa học tự nhiên quốc gia của Trung Quốc.
- Làm giàu uranium: Công nghệ của cái chết
- Kho báu khủng khiếp 4 tỷ tấn dưới biển: Trung Quốc vừa tạo “bộ lọc” và chuẩn bị hút lên
- Đổ uranium vào thùng, người đàn ông bất ngờ chịu đựng 83 ngày đau đớn tột cùng
