Американская компания Fluxnium разрабатывает метод добычи урана прямо из морской воды с помощью многоразовых полимерных волокон. В Мировом океане растворено свыше 4 млрд тонн урана, что при текущем уровне потребления могло бы обеспечивать мировую атомную энергетику примерно на 50 000 лет. Реальная проблема не в запасах сырья, а в стоимости его извлечения.
Fluxnium лицензировала технологию, разработанную при поддержке американского Министерства энергетики, и пытается сделать её промышленной. На начальном раунде финансирования компания привлекла $7 млн и утверждает, что увеличенная площадь поверхности волокон существенно снизила стоимость получения урана. Независимых данных о текущей себестоимости опубликовано не было, поэтому говорить о конкурентоспособности с традиционными рудниками рано.
Уран в морской воде растворён в ничтожной концентрации — около 3,3 мкг/л. Прокачивание огромных объёмов воды через фильтры требует слишком много энергии, поэтому учёные разрабатывают пассивные сорбенты. Морское течение само доставляет растворённые соединения урана к материалу, насосы практически не требуются.
Технология основана на полимерных волокнах с химическими группами, способными связывать растворённый уран. Один из распространённых вариантов использует амидоксимовые группы. Волокна сплетают в длинные линии, закрепляют на буях и оставляют в океане. По плану Fluxnium материал будет находиться в воде 30–60 дней, затем линии поднимут, снимут уран химическим раствором, и волокна отправят в воду повторно.
Подобная схема испытывалась задолго до появления Fluxnium. В экспериментах с реальной морской водой полимерный сорбент за 56 дней накапливал около 3,9 г урана на килограмм материала при расчётной предельной ёмкости 5,4 г/кг. Более поздний вариант на основе акрилового волокна показал расчётную ёмкость 7,73 г/кг при 20 °C.
После подъёма волокна уран отделяют и очищают до уранового концентрата U₃O₈, используемого как исходное сырьё для дальнейших этапов ядерного топливного цикла. Лабораторные испытания показали, что подходящие растворы позволяют извлечь из сорбента около 95% урана. В отличие от переработки руды, морской метод не требует разработки месторождения и не создаёт отвалы измельчённой породы, но производство самого сорбента, морское размещение, подъём конструкций и химическая обработка тоже требуют ресурсов.
Экономика много лет мешала превратить эту технологию в практический источник топлива. Джефф Грин, руководитель Fluxnium, сказал, что ранняя версия процесса обходилась в более чем $200 за фунт урана. Компания стремится снизить затраты, увеличив площадь поверхности волокон, чтобы каждый килограмм материала связывал больше урана за одно погружение. Точные показатели новой конструкции и результаты длительных морских испытаний Fluxnium не раскрыла публично.
Океанические условия затрудняют работу. Амидоксимовые материалы захватывают не только уран, но и другие растворённые элементы. Повышенное содержание железа и органических веществ снижает эффективность сорбента. Температура воды тоже влияет: испытания показали, что в более тёплых водах поглощение урана возрастает.
Отдельный вопрос касается влияния крупных морских ферм на экосистемы. Испытания десятков типов сорбентов не выявили токсичности веществ, выделяемых материалами в воду, а образцы с накопленными металлами не показали заметного токсического действия. Авторы исследования подчеркнули, что результаты дают лишь предварительную оценку; промышленное размещение огромного количества волокон потребует отдельного анализа долгосрочного влияния на морскую среду.
Интерес к технологии растёт на фоне американских планов расширить атомную энергетику. Министерство энергетики обозначило ориентир на дополнительные 200 ГВт атомных мощностей к 2050 году, что потребует значительно больше топлива. Сейчас только 7% урана, поставленного американским операторам АЭС, имеет американское происхождение; крупнейшие поставщики — Канада (32%), Казахстан (28%) и Австралия (15%).
Четыре с лишним миллиарда тонн урана в океане выглядят привлекательным стратегическим запасом, но цифра в 50 000 лет описывает физический объём ресурса, а не реально доступное топливо. Будущее морской добычи будет зависеть от того, сколько урана удастся собирать с каждого килограмма волокна, сколько циклов выдержит сорбент и сможет ли вся система работать дешевле традиционной добычи в промышленном масштабе.
