从海水中提取铀算什么新鲜事吗

寂静回声

1953 年：英国原子能机构（UKAEA）开展了最早的海水提铀研究，启动了名为 “牡蛎计划”（Project Oyster）的项目，探索从海水中提取铀的可能性。
1964 年：Davies 等人在《Nature》期刊发表了关于海水提铀的里程碑式论文，系统阐述了这项技术的原理与潜力，成为该领域被广泛引用的经典文献。

1960 年日本开始研究，1974 年启动国家级海水提铀计划，1986 年建成年产 10kg 铀的实验工厂，是世界上第一个开发海水铀源的国家。
20 世纪 60 年代美国、法国、德国等也相继开展相关研究，探索了溶剂萃取、离子交换、吸附等多种技术路线。
20 世纪 60 年代中国在上海成立海水提铀办公室，1967 年组建 “671 课题组”，1970 年成功从海水中提取出 30 克铀。

早期材料主要使用水合氧化钛（TiO₂）等无机吸附剂，在日本和英国开展。
在实验室里可行，但材料脆、吸附慢，无法耐受严苛的海洋环境。
20 世纪 80 年代后，偕胺肟基功能材料成为研究主流，大幅提高了铀的吸附选择性和容量。
日本在 2000 年前后完成规模化海试，两年内提取出约1 千克铀。


2010 年代，美国通过能源部（DOE）2011 年启动的跨学科项目加速研发，参与机构包括橡树岭国家实验室（ORNL）、西北太平洋国家实验室（PNNL）及多所高校。关键突破包括：
接枝偕胺肟与亲水基团（羧基、膦酸）的高密度聚乙烯编织纤维；
比表面积强化（中空、花状等截面纤维）；
到 2016 年，真实海水下吸附量提升至3–5 克铀 / 千克以上，可重复使用性（多循环）明显改善，成本预测从超过 1000 美元 / 千克降至约660 美元 / 千克甚至更低（乐观模型）。


2020 至今的纳米结构时代，研究人员开始使用共价有机框架（COF）和金属有机框架（MOF）。
这些材料在分子层面被设计出刚好能 “装下” 铀离子的空腔，同时避开其他矿物质。

微生物和藻类会在提取 “网” 上大量生长，堵塞铀的结合位点。
海水中富含钒，化学性质与铀接近。多数现有吸附剂会先被钒 “占满”，影响提铀效率。


海水中铀浓度仅 3ppb，成本高、目前尚无全尺寸工业化装置，大规模部署需要广阔海域或浮动平台，带来环境与运营问题。
全球多国仍在持续投入研发，目标是降低成本至陆地铀矿开采水平，为核能发展提供稳定的铀资源保障。

北得克萨斯大学等团队开发出基于偕胺肟功能化 sp² 碳共轭 COF并掺杂导电 PEDOT 聚合物的电极体系，实现主动电沉积而非被动吸附。这类体系可实现快速提取（实验中 24–48 小时去除大部分铀）、更高单位质量吸附量、无位点饱和的连续运行，且易于再生。研究认为：3–5 年内可出现工程化集成系统，5–10 年内具备商业化潜力。