书城科普诱人的海洋
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第39章 “挡不住的蔚蓝色诱惑”——海洋探铀

小问号

一提起铀,许多人都会想到核武器,想到恐怖、死亡等字眼,谈“核”而色变,因为人们忘不了第二次世界大战中,美国率先制造出两颗原子弹,急急忙忙地丢在了日本的广岛和长崎,向世人显示了原子核的巨大能量,让数十万人眨眼间烟飞灰灭。可是,让我们感到不可思议的是,“蔚蓝的海水”、“巨大杀伤力的核武器”,这两种东西居然能密切地联系在一起。原来,海水中含有几十亿吨的铀,而铀正是制造核武器的主要原材料。于是,不论是和平利用核能的学者,还是战争狂人,都无不赞赏海洋探铀,称它是一种“挡不住的蔚蓝色的诱惑”。那么,海洋探铀主要有哪些方法?哪些国家在海洋探铀上处于领先地位?

大自然是个聚宝盆,存放着丰富的铀资源。遗憾的是,铀很分散,有的在坚硬的岩石里藏身,有的潜伏在浩瀚的汪洋里。那些含铀的岩石伴随着沧海桑田的变化,悄然地从岩石中流入到江河、湖泊和海洋。据估计,每年随河流迁入海洋的的铀约有2.7万吨,地球已形成几十亿年,水常年奔流不息,所以海洋中(包括海水和海底砂石中)富集了大量的铀,大约每升海水中含有3.3微克的铀,总储量有45亿吨,相当于陆地铀的4500倍。这是一个多么诱人的铀资源啊!

海洋提铀是从海水中提取原子能工业铀原料的技术,虽然与陆地相比,海水中铀的储藏量很高,但是浓度却极低,因此海水提铀成本比陆地贫铀矿提炼成本高6倍,而且难得像大海捞针。不过,铀的能量对人类具有极大的诱惑力,特别是随着原子能工业的发展和科技进步,人类对铀的需求量与年俱增,1985年以后每隔5~7年就要翻一番。因此,科学家从海水中提铀的探索几十年如一日,从没有停止前进的脚步。迄今为止,海水提铀的方法主要有以下几种:

一是吸附法。科学家使用水合氧化钛、碱式碳酸锌、方铅矿石和离子交换树脂等吸附剂,来吸附海水中微量的铀。人们已试制成功了一批像海绵一样的吸附剂,专门用来从海水中吸铀,其中吸附性能最好的是无机吸附剂——酞酸。每一吨酞酸吸附剂能吸附0.2~1.55千克的铀。在海水探铀史上,这是一个了不起的突破。

二是生物富集法。专家们使用专门培养的海藻富集海水中微量的铀。据试验,某些海藻铀的富集能力很大,其铀含量甚至超过低品位铀矿的含铀量。科学家们正在培养一种吸铀能力强的单细胞绿藻。先把这种藻类放到海水中培养一段时间,让它们适应海洋环境,再捞起来放到铀浓度较高的营养板上。过一段时间,有的体质柔弱的绿藻死亡了,对环境适应能力强的才被保存下来。最后,把这些保存下来的小生命,用X光照射,并将营养板上铀的浓度逐渐提高,经过反复多次“考验”,幸存下来的藻类,不仅对铀浓度高的环境产生很强的适应能力,而且铀似乎成了它不可缺少的体内营养元素。这样,只要把它放进海水里,这些训练有素的海藻就会拼命吸取海洋中的铀,成为吸铀高手呢。

三是起泡分离法。这种方法是在海水中加入一定量的铀捕集剂,如氢氧化铁等,然后用动力鼓气使海水起泡,起泡物质和铀发生化学反应,海水中的铀就聚集到泡上,于是把铀提取出来了。

四是综合利用法。科学家把海水淡化和海水提铀结合起来,这是一种最经济有效的方法。海潮是一种威力很大的自然力,它推着海浪涌上了海滩,然后又慢慢退去。我们通过建立储藏潮水的潮水库,并在库内安放吸附剂,潮汐就会自动定时地为吸附剂输送新的海水,我们就能够从中提取一些铀。海流和海潮一样,也具有自然输送海水的能力,我们也可以在海峡中放置吸附剂,利用海流来更换海水帮助我们提取铀。沿海国家有的把核电站建在海滨,核电站用水量是很大的,这样就可以把核电站用水和海水提铀结合起来。

目前,世界上许多国家都在向大海要铀,德国、美国、瑞典等已有海水提铀装置在运行,我国在海水提铀上也有一席之地。最早研究从海水中提取铀的国家是英国。第二次世界大战后期,英国人看到美国拥有了原子弹,非常霸气,而他们国家是一个缺铀国,要想发展核武器,必须解决核原料铀的来源问题。于是,英国科学家把目光投向了茫茫大海。1952年,英国特丁顿化学研究所开始用交换树脂从海水中提取铀,但是效果不理想。1964年,英国哈威尔研究所又采取吸附法从海水提取铀,到了1973年,英国为解决能源危机,还成立了“海水提铀研究会”,希望在海水里获得铀。可是,聪明的日本人捷足先登,成为世界上第一个建立海水提铀工厂的国家。1986年建成了年产量10千克铀的模拟工厂,现在已建起了规模较大的海水提铀厂,年产量达1000千克。

铀,大自然赏赐给人类的能源,而海洋是它的“仓库”,怎样在“蔚蓝色的诱惑”中科学地提“货”,正在考验着人类的意志和智慧!

“小档案”

铀是银白色活泼的金属,可延展、锻造,能和所有的非金属作用(惰性气体除外),生成金属化合物。铀在空气中易氧化,生成一层发暗的氧化膜,能与酸作用,与苛性碱无作用。铀在地壳中的含量很高,据测定,约有几十万亿吨,比银多几十倍,比黄金多几百倍,几乎可以和常见的金属锡、铅相抗衡,但提取铀的难度较大,而且铀在地壳中只有沥青铀矿和钾钒铀矿两种常见的矿床。1789年,德国化学家克拉普罗特从沥青铀矿中分离出了铀,这也是人类第一次发现铀这种金属。1939年,科学家哈恩和斯特拉斯曼发现了铀的核裂变现象,使铀这种金属身价百倍。可以说,在20世纪40年代以前,铀这种金属一直被看作是没有什么用处的东西,直至它成为核反应堆和原子弹中使用的核燃料,人类才对它视如珍宝。