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鈾作為可持續(xù)能源來(lái)源的未來(lái)

源自《國(guó)際原子能機(jī)構(gòu)通報(bào)》
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future_of_uranium

盡管有至少足夠100年用的鈾資源,但目前正在進(jìn)行研究,以確定開(kāi)發(fā)地球鈾資源的不同方法。(照片:Orano)

根據(jù)國(guó)際能源機(jī)構(gòu)的數(shù)據(jù),到2030年,全球能源消耗量可能會(huì)增加18%,到2050年將增加39%。這將增加對(duì)各種能源來(lái)源——包括核電以及鈾——的需求。

“隨著新的動(dòng)力堆投運(yùn),舊的動(dòng)力堆退役,鈾的適當(dāng)供應(yīng)和管理將成為未來(lái)幾十年能源供應(yīng)的關(guān)鍵因素?!?原子能機(jī)構(gòu)鈾資源專(zhuān)家Adrienne Hanly說(shuō)?!扳櫥剂嫌型蔀榈吞己穗姷幕究煽縼?lái)源。我們?nèi)绾卫眠@種燃料將在很大程度上取決于可持續(xù)資源管理的新技術(shù)和新戰(zhàn)略的發(fā)展?!?/p>

即使根據(jù)原子能機(jī)構(gòu)對(duì)核電未來(lái)的低增長(zhǎng)情況預(yù)測(cè),即核電份額將從目前占能源市場(chǎng)的11%下降到2050年的6%,核發(fā)電容量也將增加24%。在高增長(zhǎng)情況下,核電將增長(zhǎng)2.8倍,核能在全球能源市場(chǎng)的份額將在2050年 增加到13.7%。

隨著新核電技術(shù)的成熟,在某些情況下需要更少的鈾或使用當(dāng)今的核廢物作為燃料,核發(fā)電量的增加并不一定意味著對(duì)開(kāi)采鈾的需求呈比例增加,盡管這種需求預(yù)計(jì)會(huì)增加。

鈾行業(yè)將如何滿(mǎn)足這種需求增長(zhǎng)?雖然按照目前采礦實(shí)踐可獲得的鈾資源足以使用至少100年,但正在研究確定利用世界鈾資源的不同方法。

必須把鈾視為一種能夠幫助實(shí)現(xiàn)聯(lián)合國(guó)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)和氣候承諾的低碳燃料。
? 聯(lián)合國(guó)歐洲經(jīng)濟(jì)委 員會(huì)經(jīng)濟(jì)事務(wù)官員 Harikrishnan Tulsidas

海水提鈾

其中一種方法是從海水中提取鈾。海水含有超過(guò)40億噸的溶解鈾, 遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)陸地采礦活動(dòng)可合理保證的供應(yīng)量。從海洋中提取鈾也有望成為補(bǔ)充全球鈾供應(yīng)的一種環(huán)保和可持續(xù) 的方式。

從海水中提取可用量的鈾在理論上比從礦石中提取更簡(jiǎn)單。在海水中發(fā)現(xiàn)的鈾是由水和含有鈾的巖石之間的穩(wěn)定化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的。當(dāng)鈾從海水中提取出來(lái)時(shí),相同數(shù)量的鈾會(huì)從巖石中浸出進(jìn)行補(bǔ)充。這項(xiàng)研究的成功意味著供應(yīng)幾乎是無(wú)限的。

正在開(kāi)發(fā)的海水提鈾方法是把偕胺肟注入聚乙烯(一種普通塑料)制成的纖維中。偕胺肟是一種吸附二氧化鈾并將其與纖維結(jié)合的物質(zhì)。每立方米海水約有3毫克鈾,相當(dāng)于每升一粒鹽。纖維經(jīng)過(guò)大約一個(gè)月的浸泡后,科學(xué)家們將它們?nèi)〕霾⒂檬占櫟乃釋?duì)其進(jìn)行處理,以使纖維適合再利用。

雖然這種方法已經(jīng)研究了幾十 年,但鑒于鈾的低價(jià)格和常規(guī)礦的大量供應(yīng),其商業(yè)化尚未證明具有經(jīng)濟(jì)性。在過(guò)去五年中,從海洋中提取鈾的成本下降了四分之一,達(dá)到440美元/千克。但是,這種方法要在商業(yè)規(guī)模上使用,價(jià)格需要進(jìn)一步下降。

更高效地使用鈾

和可持續(xù)獲取鈾同樣重要的是有效利用和管理鈾。小型模塊化反應(yīng)堆由于能夠?yàn)楦鼜V泛的用途和應(yīng)用提供靈活的動(dòng)力,因此全世界對(duì)使用小型模塊化反應(yīng)堆增加了興趣。小型模塊化反應(yīng)堆的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是,根據(jù)所使用的技術(shù),相同的輸出可能需要更少的鈾。

小型模塊化反應(yīng)堆的大規(guī)模部署可能會(huì)顯著改變市場(chǎng)的需求和可預(yù)測(cè)性。當(dāng)今,鈾行業(yè)迎合了大型反應(yīng)堆的不斷需求,而這些反應(yīng)堆的供應(yīng)需求與小型反應(yīng)堆的供應(yīng)需求不同。

Hanly說(shuō),除了探索獲取更多鈾的新技術(shù)之外,核能工業(yè)還必須審查資源管理方面的實(shí)踐,以確??沙掷m(xù)性。近 年來(lái),原子能機(jī)構(gòu)一直與聯(lián)合國(guó)歐洲經(jīng)濟(jì)委員會(huì)(歐洲經(jīng)委會(huì))合作處理資源 管理問(wèn)題,包括社會(huì)經(jīng)濟(jì)可行性、技術(shù)可行性和對(duì)估計(jì)的信心。

行性和對(duì)估計(jì)的信心。 “必須把鈾視為一種能夠幫助實(shí)現(xiàn)聯(lián)合國(guó)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)和氣候承諾的低碳燃料?!睔W洲經(jīng)委會(huì)經(jīng)濟(jì)事務(wù)官員Harikrishnan Tulsidas說(shuō)?!靶录夹g(shù)將在鈾生產(chǎn)可持續(xù)發(fā)展方面發(fā)揮關(guān)鍵作用?!?/p>

本文刊登在20186月《通報(bào)》版《鈾:從勘探到治理》。

上次更新: 2018.11.23

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