Η εξαγωγή ουρανίου από τη θάλασσα κάνει την πυρηνική ενέργεια ανανεώσιμη
Από το Forbes, James Conca, 1 Ιουλίου 2016,
Συνεργάτης σε θέματα Ενέργειας που γράφει για την πυρηνική ενέργεια και το περιβάλουν
Η Αμερική, η Ιαπωνία και η Κίνα ανταγωνίζονται για το ποια θα είναι η πρώτη χώρα που θα κάνει την πυρηνική ενέργεια εντελώς ανανεώσιμη. Το μόνο εμπόδιο είναι το πως θα γίνει οικονομικά βιώσιμη η εξαγωγή του ουράνιου από το θαλασσινό νερό, καθόσον η ποσότητα του ουρανίου στο θαλασσινό νερό είναι πραγματικά ανεξάντλητη.
 |
| Οι ερευνητές σε όλο τον κόσμο εργάζονταν ξέφρενα για την ανάπτυξη μιας σειράς υλικών και ινών ικανών να εξάγουν οικονομικά το ουράνιο από το θαλασσινό νερό.
Ευγενική παραχώρηση του Pacific Northwest National Laboratory via forbes
|
Το πυρηνικό καύσιμο που παράγεται με ουράνιο που θα εξάγεται από θαλασσινό νερό καθιστά την πυρηνική ενέργεια εντελώς ανανεώσιμη. Δεν είναι μόνο το ότι οι 4 δισεκατομμύρια τόνοι ουρανίου που υπάρχουν στο θαλασσινό νερό θα μπορούσαν να τροφοδοτήσουν 1000 πυρηνικούς σταθμούς ισχύος 1.000 MW για 100.000 χρόνια. Είναι επίσης ότι το ουράνιο που εξάγεται από το θαλασσινό νερό συμπληρώνεται συνεχώς, και έτσι η πυρηνική ενέργεια γίνεται τόσο ατελείωτη όσο η ηλιακή, η υδροηλεκτρική και η αιολική.
Συγκεκριμένα, αυτή η τελευταία τεχνολογία βασίζεται στην εργασία των ερευνητών στην Ιαπωνία και χρησιμοποιεί ίνες πολυαιθυλενίου επικαλυμμένες με αμιδοξίμη για να τραβήξουν και να δεσμεύσουν το διοξείδιο του ουρανίου από το θαλασσινό νερό (βλέπε σχήμα παραπάνω). Στο θαλασσινό νερό, η αμιδοξίμη προσελκύει και δεσμεύει το διοξείδιο του ουρανίου στην επιφάνεια των ινών που σχηματίζουν τις πλεξούδες ενός σκοινιού, το οποίο μπορεί να έχει διάμετρο 15 εκατοστών και να μήκος πολλών μέτρων ανάλογα με τον τόπο ανάπτυξής τους (βλέπε σχήμα παρακάτω).
Μετά από περίπου ένα μήνα στο θαλασσινό νερό, τα σκοινιά απελευθερώνονται στην επιφάνεια και συλλέγονται. Μια επεξεργασία με οξύ ανακτά το ουράνιο με τη μορφή ενός συμπλόκου του ουρανίου, αναγεννώντας τις ίνες που μπορούν να επαναχρησιμοποιηθούν πολλές φορές. Το συμπυκνωμένο σύμπλοκο ουρανίου μπορεί στη συνέχεια να εμπλουτιστεί για να γίνει πυρηνικό καύσιμο.
 |
| Οι επιστήμονες προβλέπουν την αγκυροβόληση εκατοντάδων μακρών ινών εξαγωγής U στη θάλασσα για ένα μήνα περίπου μέχρι να γεμίσουν με ουράνιο. Στη συνέχεια, ένα ασύρματο σήμα θα τους απελευθέρωνε να επιπλέουν στην επιφάνεια όπου θα μπορούσε να ανακτηθεί το ουράνιο και να ξαναχρησιμοποιηθούν οι ίνες. Δεν έχει σημασία πού στον κόσμο οι ίνες επιπλέουν. Πηγή: Andy Sproles στο ORNL |
Ο Gary Gill, αναπληρωτής διευθυντής του Τμήματος Παράκτιων Επιστημών του PNNL, ο οποίος συντόνισε τις θαλάσσιες δοκιμές, σημείωσε: "Η κατανόηση του τρόπου με τον οποίο λειτουργούν οι προσροφητές στις συνθήκες φυσικού θαλάσσιου νερού είναι κρίσιμη για την αξιόπιστη εκτίμηση της αξιοπιστίας των υλικών προσρόφησης ουρανίου". Εκτός από τις θαλάσσιες δοκιμές, η PNNL αξιολόγησε πόσο καλά το προσροφητικό προσέλκυσε ουράνιο σε σχέση με άλλα στοιχεία, πόσο ανθεκτικός ήταν ο προσροφητής, ως προς τη συσσώρευση θαλάσσιων οργανισμών που μπορεί να επηρεάσει την απόδοση και ποια απορροφητικά υλικά δεν είναι τοξικά.
Αυτός ο θαλάσσιος έλεγχος δείχνει ότι αυτές οι νέες ίνες είχαν την ικανότητα να συγκρατούν 6 γραμμάρια ουρανίου ανά χιλιόγραμμο προσροφητή σε περίπου 50 ημέρες μόνο στο φυσικό θαλασσινό νερό. Ένα ωραίο βίντεο από την εξόρυξη U από το θαλασσινό νερό μπορεί να δείτε στην ιστοσελίδα του Πανεπιστημίου του Tennessee Knoxville .
Ο Stephen Kung, στο Γραφείο Πυρηνικής Ενέργειας του DOE, λέει ότι «Η εξεύρεση εναλλακτικών λύσεων για την εξόρυξη ουρανίου είναι απαραίτητο βήμα για τον προγραμματισμό του μέλλοντος της πυρηνικής ενέργειας». Και αυτές οι πρόοδοι της PNNL και της ORNL μείωσαν το κόστος κατά τέσσερις φορές σε μόλις πέντε χρόνια. Αλλά εξακολουθεί να είναι πάνω από $ 200/λίβρα οξειδίου του ουρανίου (U3O8), δύο φορές περισσότερο από ότι χρειάζεται για να αντικαταστήσει το μεταλλευτικό ουράνιο.
Ευτυχώς, το κόστος του ουρανίου είναι ένα μικρό ποσοστό του κόστους του πυρηνικού καυσίμου, το οποίο είναι ένα μικρό ποσοστό του κόστους της πυρηνικής ενέργειας. Τα τελευταία είκοσι χρόνια, οι τιμές του ουρανίου κυμαίνονταν μεταξύ $ 10 και $ 120/lb του U3O8, κυρίως λόγω αλλαγών στη διαθεσιμότητα ουρανίου καθαρότητας όπλων για να χρησιμοποιηθεί σε καύσιμα αντιδραστήρων.
Έτσι, καθώς το κόστος της εξαγωγής U από το θαλασσινό νερό πέφτει κάτω από τα $ 100 / lb, αυτή θα γίνει μια εμπορικά βιώσιμη εναλλακτική λύση για την παραγωγή νέου μεταλλεύματος ουρανίου. Αλλά ακόμα και στα $ 200/lb U3O8, δεν προσθέτει περισσότερο από ένα μικρό κλάσμα ενός λεπτού ανά kWh στο κόστος της πυρηνικής ενέργειας.
Ωστόσο, το μεγάλο όφελος από την εξόρυξη ουρανίου από το θαλασσινό νερό είναι ότι καθιστά την πυρηνική ενέργεια εντελώς ανανεώσιμη.
Το ουράνιο διαλύεται στο θαλασσινό νερό σε πολύ χαμηλές συγκεντρώσεις, μόνο περίπου 3 μέρη ανά δισεκατομμύριο (3 μικρογραμμάρια / λίτρο). Αλλά υπάρχουν πολλά ωκεάνια νερά - 300 εκατομμύρια κυβικά μίλια ή περίπου 350 εκατομμύρια τρισεκατομμύρια γαλόνια (1.324 quintillion λίτρα). Έτσι, υπάρχουν περίπου 4 δισεκατομμύρια τόννοι ουρανίου στον ωκεανό ανά πάσα στιγμή.
Και επιπλέον, οι συγκεντρώσεις ουρανίου στο θαλασσινό νερό καθορίζονται από χημικές αντιδράσεις σταθερής κατάστασης (αντιδράσεις Χημικής Ισορροπίας) ή ψευδο-ισορροπίας μεταξύ των υδάτων και των βράχων στη Γη, τόσο στον ωκεανό όσο και στην ξηρά. Και οι βράχοι περιέχουν 100 τρισεκατομμύρια τόνους ουρανίου. Έτσι, όταν το ουράνιο εξάγεται από το θαλασσινό νερό, διαλύεται περισσότερο από αυτό στα βράχια για να το αντικαταστήσει, και να φτάσει στην ίδια συγκέντρωση. Είναι αδύνατο για τον άνθρωπο να εξαγάγει αρκετό ουράνιο κατά το επόμενο δισεκατομμύριο χρόνια για να μειώσει τη συνολική συγκέντρωση ουρανίου στο θαλασσινό νερό, ακόμη και αν η πυρηνική ενέργεια παρείχε το 100% της ενέργειας μας αν το είδος μας διαρκέσει ένα δισεκατομμύριο χρόνια.
Με άλλα λόγια, το ουράνιο στο θαλασσινό νερό είναι στην πραγματικότητα πλήρως ανανεώσιμο. Τόσο όσο είναι ανανεώσιμη η ηλιακή ενέργεια. Ναι, το ουράνιο στον γήινο φλοιό είναι πεπερασμένο. Αλλά έτσι είναι ο Ήλιος , ο οποίος τελικά θα καεί. Αλλά αυτό δεν θα αρχίσει να συμβαίνει για άλλα 5 δισεκατομμύρια χρόνια. Ακόμη και ο άνεμος στη Γη θα σταματήσει περίπου εκείνη την εποχή, καθώς η ατμόσφαιρα μας θα εξατμιστεί κατά τη διάρκεια των θανάτου του Ήλιου καθώς θα γίνει Κόκκινος Γίγαντας.
Σύμφωνα με τον καθηγητή Jason Donev από το Πανεπιστήμιο του Κάλγκαρι, "Ανανεώσιμη κυριολεκτικά σημαίνει" να κάνεις και πάλι καινούργια". Οποιοσδήποτε πόρος αναπληρώνεται φυσικά με το χρόνο, όπως η δημιουργία ανέμου ή η ανάπτυξη βιολογικών οργανισμών για βιομάζα ή βιοκαύσιμα, είναι αναμφίβολα ανανεώσιμος. Η ανανεώσιμη ενέργεια σημαίνει ότι το ποσό ενέργειας που εξάγει ο άνθρωπος από τη φύση αντικαθιστά τον εαυτό της. Και τώρα το ουράνιο ως καύσιμο πληροί αυτόν τον ορισμό. "
Έτσι, με οποιονδήποτε ορισμό, η ηλιακή, αιολική, υδροηλεκτρική και πυρηνική είναι ανανεώσιμοι. Είναι καιρός να το αναγνωρίσει η κοινωνία και να προσθέσει πυρηνικά στο χαρτοφυλάκιο ανανεώσιμων πηγών ενέργειας
Ο Δρ James Conca είναι ειδικός σε θέματα ενέργειας, πυρηνικών και βρώμικων βόμβων, πλανητικός γεωλόγος και επαγγελματίας ομιλητής. Τον ακολουθήστε στο Twitter @ jimconca και δείτε το βιβλίο του στο Amazon.com
