可以燃燒的海水——海洋核能原料

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吸附法海水提鈾示意圖 |
第二次世界大戰后期,美國率先制造出兩顆原子彈,急急忙忙地丟在了日本的廣島和長崎,向世人顯示了原子核的巨大能量。戰后不久,原蘇聯和美國又先后試驗爆炸了比原子彈威力更大的氫彈。
原子彈的能量是重元素的原子核分裂變化時釋放出來的。氫彈的能量是輕元素的原子核聚合變化時釋放出來的。能夠發生裂變反應的最佳物質是鈾,能夠發生聚變反應的最佳物質是氘。這兩種物質的絕大部分賦存在海水里。
海水中的鈾多達45億噸,是已知陸地鈾礦儲量的4500倍。陸地鈾礦很稀少,海水提鈾在技術上是可行的,海水將成為鈾材料的主要來源。
海水提鈾的方法很多,目前最為有效的是吸附法。氫氧化鈦有吸附鈾的性能。利用這一類吸附劑做成吸附器就能夠進行海水提鈾。海水中鈾的濃度很低,每升中僅有3.3微克。要吸附足夠的鈾必須使巨量的海水通過吸附器。實際上要做得非常巨大,才能通過足夠的海水。
日本在1986年建成了10千克的海水提鈾工廠。德國、美國、瑞典也已經有海水提鈾裝置在運行。我國海水提鈾研究一度處于世界領先水平,但是,迄今尚未建設海水提鈾工廠。
氘是氫的同位素。氘的原子核除包含一個質子外,比氫多了一個中子。氘的化學性質與氫一樣,但是一個氘原子比一個氫原子重一倍,所以叫做“重氫”。氫二氧一化合成水,重氫和氧化合成的水叫做“重水”。重水主要賦存于海水中,總量可達250億噸。重水現在已是核反應堆運行不可缺少的輔助材料,重水還是制取氘的原料。
一二千克的鈾瞬間裂變釋放出巨大的能量成為破壞威力極大的原子彈。人工控制著讓它在反應堆里慢慢地裂變,就能建成原子能發電站造福人類。人工控制輕元素氘等聚合變化反應的方法也已取得很大進展。一旦成功,建成以氘為原料的熱核電站,海水提取重水生產氘的開發產業必定興起。蘊藏在海水中的氘有50億噸,足夠人類用上千萬億年。實際上就是說,人類持續發展的能源問題一勞永逸地解決了。
這樣看來,海洋是人類的“核材料倉庫”。正是從這一認識出發,70年代發生石油能源危機的時候,國外一家科學雜志上刊登出這樣一個醒目的標題:可以燃燒的海水。
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