核能“铀”保障 | 海水提铀协同攻关谋突破 核能发展“无限续航”尤可期

党的二十大报告指出，要“积极安全有序发展核电”。随着国家“双碳”战略的实施，天然铀作为清洁核能的物质基础，其需求量大幅增加。海洋作为地球上最大的资源宝库，铀资源总量高达45亿吨，是陆地已探明铀矿储量的近两千倍。面对体量如此巨大的非常规铀资源，若能实现经济利用，将为核能发展提供不竭的基础保障。

海水中铀浓度极低、赋存条件及环境极其复杂，提取难度极大，技术研发面临巨大挑战。海水提铀研究始于 20世纪 50年代，英国“牡蛎计划”开展了海水提铀相关研究。之后，世界上各核大国包括中国、德国、日本、美国、印度等陆续开展了海水提铀相关研究。历经多年发展，国外在海水提铀材料与现场试验方面进行了大量研究工作。最具有代表性的是日本，其在 2000年前后进行了高分子功能纤维的规模化海水提铀现场试验，累积获得了约 1千克“黄饼”。而其他国家仍致力于海水提铀吸附材料的研究。

20世纪60年代,我国在上海组建了“671”课题组进行海水提铀相关研究，并获得了 30克铀产品，得到了周恩来总理的高度评价。进入 21世纪之后，国内海水提铀研究逐渐兴起，多家单位开展了海水提铀相关机理研究，研制出了性能良好、形式多样的吸附材料，部分单位开展了海试。近十年来，得益于材料科学、化学与化工、仿生学、机械工程等多学科交叉融合，国内海水提铀研究发展方兴未艾，但目前尚未找到有效提升海水提铀经济可行的方法，实现海水提铀工程化依旧任务艰巨。中核铀业是国内最早开展海水提铀技术研究的单位之一，致力于解决制约海水提铀的关键问题，在中核集团的坚强领导和大力支持下，近年来在海水提铀研究领域取得了一系列突破性进展。

一是协同开放的科技攻关体系已建成。海水提铀属世界性难题，需打造最优质资源“聚合磁场”，发挥各自优势集智攻关，逐一击破制约工程化的核心技术难题。2019年11月，中核集团作为工程化主体和用户方牵头发起成立了海水提铀技术创新联盟，依托中核铀业组织实施，其下属科研单位中核矿业科技集团有限公司作为联盟秘书单位，联合多家高校和科研院所协同推动海水提铀工程化进程。联盟成立三年多来，制定了《联盟章程》等一系列顶层制度文件，组建了联盟理事会与学术委员会，规范运行机制，成员单位已发展至23家。2021年4月，联盟理事会成立大会正式启动海水提铀创新基金，支持联盟单位协同开展关键共性技术研发、成果应用推广与创新，截至目前投入研发经费近亿元。

二是确立了“三步走”发展战略。海水提铀任重而道远，需系统梳理现阶段研究成果，统筹做好顶层谋划，以实现我国核能可持续发展对铀资源的长远需求为战略出发点，以开展海水提铀材料和设备研制、实现海水提铀工业化为目标任务，倒排节点分阶段开展研究工作。2021年 4月，在中核集团的指导下，中核铀业强力推动，由联盟理事会审议发布了《海水提铀技术创新中长期发展规划》，确立了近、中、远期“三步走”的技术发展路线：到2025年，建立多功能海水提铀技术创新示范平台，研发、筛选并优化海水提铀吸附材料，开展海水提铀现场台架试验研究并获得相应铀产品，初步构建海水提铀评价标准;到 2035年，开展海水提铀材料性能增强研究并实现材料工业化制备，建立完善的海水提铀技术经济评价标准，建成从海水中提取铀产品的示范工程;在此基础上，通过进一步科研攻关，突破制约海水提铀工业化关键技术瓶颈，逐步实现从海水中连续稳定生产铀产品的能力。

三是科研平台建设持续推进。中核铀业积极推动海水提铀科研能力建设，打造海水提铀技术研究创新高地，为加快实现工业化提供充足的“硬实力”支撑。2021年9月获批中核集团“海水提铀技术重点实验室”，成为我国第一个专门从事海水提铀基础、关键技术与应用一体化研究的高层次研发平台。2022年3月同海南核电签署战略合作框架协议，协同推动海水提铀科技创新、基地建设与产业化应用发展，秉承“中核牵头、共同参与、开放共享”的理念，将建设形成国内一流、功能全面、开放融合的海水提铀试验基地。目前，海上试验平台已完成海域选址与平台设计，进入了实质性建设阶段，建成后将为联盟成员单位开展规模化现场试验提供有力保障。

四是社会影响力持续扩大。为争取国家政策与项目支持，中核铀业精心策划，全力推动海水提铀发展建议纳入国家部委科技规划。2022年 6月，在中核铀业的谋划与推动下，海水提铀成功入选中国科协年度十大前沿科学问题。2023年2月，与海南核电联合申报的“海水提铀技术在海南的应用示范”成功入选海南首批科技创新应用场景。在争取国家政策支持的同时，为加快实现海水提铀工程化，中核铀业聚焦核心问题，提出将开发新型高效吸附材料与开展中试验证作为前沿先导技术纳入中核集团重点支持内容，率先启动规模化研发与标准化工作。

五是科技攻关成效显著。近些年依托联盟和中核集团重点实验室，中核铀业聚焦核心问题，通过实施中核集团集中研发等重点项目，从功能基与铀作用机理、高效提铀材料制备、海试关键环节技术、海洋资源综合利用、标准制定等方面开展了系统性、规模化的研究工作，取得了一系列重要成果，加快了海水提铀研究向工程化迈进的步伐。在基础理论研究方面，已基本明确海水中铀的三碳酸铀酰主要赋存状态，成功揭示了海水中铀的运移与吸附机理，为高效提铀材料研发提供了理论依据。在吸附材料研发方面，创造性提出抗生物附着提铀材料概念，开发了“海草式”新型高效吸附材料，室内试验结果表明其性能优于目前已报道的材料，已经投入海试。在海试实验方面，海水提铀创新联盟从东海、南海提取了铀初级产品，创新提出在核电站温排水中间接提取铀的方法，效率比天然海水中提高 3～5 倍，展现了良好的应用前景。同时，发布了海水提铀吸附材料评价标准，规范了吸附材料性能衡量方法。道阻且长，行则将至。中核铀业将在中核集团的坚强领导下，积极联合社会各界力量，充分发挥联盟“小核心、大协作”的作用，携手联盟大家庭的每位成员，加快推动海水提铀技术进步和产业化进程，加快攻克海水提铀这一改变世界的前沿科学问题，早日实现核能发展“无限续航”。