У світовому океані розчинено близько 4,5 млрд тонн урану, але дістати його звідти у промислових масштабах набагато складніше, ніж просто знайти цей ресурс. Американська компанія SuperCritical Materials та Мічиганський університет тепер працюватимуть над системою, яка має перетворити лабораторну технологію на реальну морську установку.
Про це повідомляє NNews із посиланням на Interesting Engineering.
Уран уже є в океані — питання в тому, як його забрати
SuperCritical Materials має ексклюзивну ліцензію на запатентовану технологію адсорбенту, здатного захоплювати розчинений уран із морської води.
Принцип здається відносно простим: спеціальний матеріал контактує з морською водою та утримує уран на своїй поверхні. Потім адсорбент витягують, обробляють і вилучають накопичений уран.
Але саме слово «витягують» приховує головну інженерну проблему.
Якщо йдеться про промислові масштаби, матеріал потрібно не просто один раз занурити у воду. Його доведеться регулярно упаковувати, розгортати в морі, витримувати вплив хвиль і течій, а потім повертати назад для обробки.
І так — багато разів.
Виявилося, що головна проблема не в самому вилученні урану
Саме це стало центральним завданням нового партнерства.
Дослідники Мічиганського університету вивчатимуть механічні властивості адсорбенту та те, як він поводиться під час пакування, розгортання, перебування в океані й повторного вилучення.
Паралельно команда планує протестувати різні способи розміщення матеріалу та створити кілька прототипів систем для його переміщення.
Тобто вчені фактично намагаються вирішити проблему «логістики» урану ще до того, як така технологія зможе перейти до повноцінних морських випробувань.
Як це працюватиме
Якщо спростити, адсорбент можна уявити як своєрідну «пастку» для молекул урану.
Морська вода проходить поруч із його поверхнею, а матеріал захоплює розчинений у ній уран. Після певного часу адсорбент потрібно дістати та обробити, щоб отримати накопичений ресурс.
Складність полягає в тому, що океан — не лабораторний резервуар.
Обладнання має витримувати хвилі, течії та інші навантаження. При цьому сам адсорбент необхідно ефективно переміщати через усі етапи циклу.
Для чого потрібні моделі океану в лабораторії
Перші випробування проведуть у Aaron Friedman Marine Hydrodynamics Laboratory Мічиганського університету.
Там є спеціальні буксирувальні та хвильові басейни, у яких можна відтворювати хвилі, течії та інші морські умови в контрольованому середовищі.
Це дозволить перевірити різні конструкції до виходу у відкрите море.
Керуватиме дослідженням Маха Хаджі, доцентка механічної інженерії Мічиганського університету та директорка Symbiotic Engineering and Analysis Laboratory.
Вона вже працювала над подібними системами. Під час докторських досліджень у MIT Хаджі брала участь у розробці концепцій для розгортання та вилучення уранових адсорбентів, а також у створенні й океанських випробуваннях систем відновлення.
Що було відомо раніше
Сам факт вилучення урану з морської води не є новим.
Нова робота зосереджена на іншому питанні: чи можна перетворити таку технологію на масштабовану систему, яка працюватиме циклічно та достатньо надійно.
Для промислового використання недостатньо мати матеріал, який добре поглинає уран. Потрібна вся інфраструктура навколо нього — від способу розміщення адсорбенту до його повторного вилучення та обробки.
Саме цю частину технології зараз намагаються перевірити.
Що це може змінити
Результати досліджень мають використати для майбутніх морських пілотних проєктів SuperCritical Materials.
Компанія також планує застосувати отримані дані для оцінки технічної здійсненності, операційних і капітальних витрат та проєктування демонстраційних систем.
Водночас поки що йдеться саме про дослідження та інженерні прототипи. Матеріал не підтверджує, що промислове вилучення урану з океану вже стало економічно конкурентним.
Кінцева мета SuperCritical — з’ясувати, чи може така технологія працювати у промислових масштабах і потенційно забезпечувати частину потреб США в ядерному паливі.
💡 Цікаво знати
За оцінкою, наведеною в матеріалі, в океанах міститься близько 4,5 млрд метричних тонн розчиненого урану.
Але це не означає, що весь цей обсяг можна просто видобути. Уран перебуває у дуже розбавленому стані, тому економіка процесу залежить не лише від здатності адсорбенту його захоплювати, а й від того, наскільки ефективно можна багаторазово працювати з величезними обсягами морської води та самого матеріалу.
❓ Чи означає це, що уран скоро видобуватимуть з океану?
Ні. Поки що дослідники вирішують інженерне завдання, необхідне для переходу до більших систем.
Наступний крок — зрозуміти, чи можна надійно розгортати, витримувати в морі та повертати адсорбент у великій кількості й робити це знову і знову.
Саме від цього значною мірою залежатиме практична та економічна життєздатність технології.
Океан уже містить колосальний запас урану. Тепер питання змістилося з «чи можна його захопити?» до значно складнішого «чи можна робити це масово, регулярно та за прийнятною ціною?».
Чому це важливо
Морська вода містить величезний, але дуже розбавлений запас урану. Нове дослідження не створює принципово нового способу його вилучення, а намагається вирішити проблему масштабування — як перетворити адсорбент на частину багаторазової морської системи.
Джерело
Interesting Engineering — матеріал про партнерство SuperCritical Materials та University of Michigan щодо систем промислового вилучення урану з морської води.
