全世界的海水中大约含有45亿吨铀。
随着中国扩大核能基础设施和提高发电能力，对铀的需求也在上升。2024年，该国进口了1.3万吨天然铀，据报道称，国内产量仅为1700吨左右。国际原子能机构（International Atomic Energy Agency）估计，到2040年，中国的铀需求将超过4万吨。
长期以来，需求已经达到了中国铀矿无法满足需求的程度，为了缩小这一差距，中国科学家将注意力转向了海洋。据估计，世界海洋的铀矿储量是地面的1000倍，约为45亿吨铀。
然而，这个过程并不像听起来那么简单。在海水中，重金属的浓度极低，每吨只有3.3毫克。此外，海洋中过渡金属钒的存在带来了挑战，因为它具有与铀相似的化学性质，而且两者必须首先通过复杂的提取过程分离。
海洋铀提取技术
对海洋铀开采的更大需求导致了突破性的研究。兰州大学稀有同位素前沿科学中心开发了一项技术，将铀钒分离效率提高了40倍。这一突破可以选择性地捕获铀离子而不是钒离子。
这项研究由前沿科学中心的潘多强教授领导，发表在本月初的国际期刊《自然通讯》上。适应大规模使用铀可以确保中国有一条可持续的、独立的方式来确保可靠的铀供应。
金属有机框架（MOF）是一类独特的化合物，混合无机和有机元素。它们形成一种配位聚合物，以其高度可调的结构、多样的功能和广阔的表面积区别于传统的吸附剂。这些特性使得MOF在选择性分离铀方面非常有效。
然而，使用现有的MOF存在一定的挑战。潘教授在接受媒体采访时解释说：“设计结构-活性关系过于精确的MOF往往会导致材料比表面积的减少和活性位点密度的降低。”
为了解决这个问题，研究人员将碳氢化合物二苯乙烯（DAE）分子整合到MOF材料中。这种创新的方法允许MOF在暴露于紫外线下时调整其孔径。
然后在模拟海水和真实海水中对改性DAE-MOF材料进行了测试，以评估其对铀的吸附能力。
试验表明，DAE-MOF材料的铀吸附量为588 mg / g，铀钒分离系数为215，在模拟和自然海水条件下均明显优于以往所有材料。
超越日本，然后超越世界
从20世纪80年代到90年代，日本领导了海水铀提取的发展，通过广泛的海洋试验，实现了1公斤（2.2磅）黄饼或铀精矿的提取，这是迄今为止报道的最高产量。
2019年11月，负责各行业管理的国有企业中国核工业集团公司与国内14家研究机构组成了海水提铀技术创新联盟。
该联盟为到2050年的未来30年制定了雄心勃勃的目标。从2021年到2025年，第一阶段的目标是复制日本的公斤级成就。该联盟的长期计划包括，到2035年建成一个吨级规模的示范工厂，到2050年实现连续的工业生产。
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