นักวิทยาศาสตร์จีนพัฒนาเทคโนโลยีสกัดยูเรเนียมจากน้ำทะเลมีประสิทธิภาพเพิ่มขึ้น 40 เท่า

2-4-2025

    ท่ามกลางความต้องการยูเรเนียมที่คาดว่าจะเพิ่มขึ้นถึง 40,000 ตันภายในปี 2040 จีนเตรียมหันมาเน้นการสกัดโลหะหนักจากทะเลมากขึ้น ด้วยกำลังการผลิตพลังงานนิวเคลียร์ที่เพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง ความต้องการยูเรเนียมของจีนก็เพิ่มตามไปด้วย ในปี 2024 จีนนำเข้ายูเรเนียมธรรมชาติถึง 13,000 ตัน ในขณะที่การผลิตภายในประเทศมีเพียงประมาณ 1,700 ตันเท่านั้น เนื่องจากเหมืองยูเรเนียมภายในประเทศไม่สามารถผลิตได้เพียงพอกับความต้องการ นักวิทยาศาสตร์จีนจึงหันไปให้ความสนใจกับการสกัดจากทะเล

    มหาสมุทรทั่วโลกมียูเรเนียมอยู่ประมาณ 4,500 ล้านตัน ซึ่งมากกว่าปริมาณสำรองแร่ยูเรเนียมในพื้นดินถึง 1,000 เท่า อย่างไรก็ตาม ความเข้มข้นของโลหะหนักในน้ำทะเลนั้นต่ำมาก อยู่ที่เพียง 3.3 มิลลิกรัม (น้อยกว่า 1 ส่วน 1,000 ของออนซ์) ต่อตัน นอกจากนี้ การมีอยู่ของวาเนเดียมในน้ำทะเล ซึ่งมีคุณสมบัติทางเคมีคล้ายคลึงกับยูเรเนียม ก็เป็นความท้าทายสำคัญ เนื่องจากต้องแยกธาตุทั้งสองออกจากกันก่อน ทำให้กระบวนการสกัดมีความซับซ้อนยิ่งขึ้น

## เทคโนโลยีใหม่เพิ่มประสิทธิภาพการแยกยูเรเนียม-วาเนเดียม

    นักวิจัยจากศูนย์วิทยาศาสตร์ชั้นแนวหน้าสำหรับไอโซโทปหายาก (Frontiers Science Centre for Rare Isotopes) ของมหาวิทยาลัยหลานโจว ได้พัฒนาเทคโนโลยีที่เพิ่มความสามารถในการดูดซับยูเรเนียมเป็นสองเท่า เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพการแยกยูเรเนียม-วาเนเดียมให้ดีขึ้นถึง 40 เท่า

เมื่อนำไปปรับใช้ในระดับอุตสาหกรรม การพัฒนาครั้งสำคัญนี้ในการจับไอออนยูเรเนียมแบบคัดเลือกเหนือไอออนวาเนเดียม จะช่วยเพิ่มศักยภาพของจีนในการรักษาแหล่งยูเรเนียมที่ยั่งยืนและพึ่งพาตนเองได้อย่างมีนัยสำคัญ

รายละเอียดของงานวิจัยซึ่งนำโดยศาสตราจารย์ปาน ตั๋วเชียง (Pan Duoqiang) จากศูนย์วิทยาศาสตร์ชั้นแนวหน้า ได้รับการตีพิมพ์ในวารสารวิทยาศาสตร์นานาชาติ Nature Communications เมื่อวันที่ 10 มีนาคม

## การใช้กรอบโลหะ-อินทรีย์ (MOF) พัฒนาวัสดุดูดซับขั้นสูง

    กรอบโลหะ-อินทรีย์ (Metal-organic frameworks: MOFs) เป็นประเภทของพอลิเมอร์ประสานงานไฮบริดอนินทรีย์-อินทรีย์ เมื่อเปรียบเทียบกับวัสดุดูดซับแบบดั้งเดิม ซึ่งเป็นของแข็งที่ดึงดูดอนุภาคอื่นมาที่พื้นผิว MOF มีข้อได้เปรียบหลายประการ เช่น ความสามารถในการปรับโครงสร้าง ความหลากหลายของฟังก์ชัน และพื้นที่ผิวสูง ทำให้เป็นตัวเลือกที่เหมาะสมอย่างยิ่งสำหรับการแยกยูเรเนียมแบบเฉพาะเจาะจง อย่างไรก็ตาม การใช้ MOF แบบดั้งเดิมก็มีข้อจำกัด ศาสตราจารย์ปานอธิบายในการสัมภาษณ์กับหนังสือพิมพ์วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีเมื่อสัปดาห์ที่ผ่านมาว่า "การออกแบบความสัมพันธ์ระหว่างโครงสร้างและกิจกรรมที่แม่นยำเกินไป มักส่งผลให้พื้นที่ผิวเฉพาะของวัสดุและความหนาแน่นของตำแหน่งที่ทำงานได้ลดลง"

    เพื่อแก้ปัญหานี้ นักวิจัยได้สังเคราะห์โมเลกุลของไฮโดรคาร์บอนไดฟีนิลเอทิลีน (DAE) เข้าไปในวัสดุ MOF ทำให้วัสดุสามารถเปลี่ยนขนาดรูพรุนได้ภายใต้แสงอัลตราไวโอเลต จากนั้นจึงนำวัสดุ DAE-MOF นี้ไปทดสอบในน้ำทะเลจำลองและน้ำทะเลจริงที่มีโลหะต่างๆ ที่คล้ายคลึงกับยูเรเนียม เพื่อทดสอบประสิทธิภาพการดูดซับยูเรเนียม

   ผลการทดสอบพบว่า วัสดุใหม่นี้มีความสามารถในการดูดซับยูเรเนียมสูงถึง 588 มิลลิกรัมต่อกรัม และมีค่าประสิทธิภาพการแยกยูเรเนียม-วาเนเดียมอยู่ที่ 215 ซึ่งเหนือกว่าวัสดุที่มีอยู่ทั้งหมดที่เคยทดสอบในน้ำทะเลจำลองหรือน้ำทะเลธรรมชาติ ศาสตราจารย์ปานระบุว่า เทคโนโลยีนี้เป็นทางออกที่นำไปใช้งานได้จริงสำหรับการสกัดยูเรเนียมจากน้ำทะเล ซึ่งถือเป็นความก้าวหน้าที่มีนัยสำคัญของจีน

## แผนระยะยาวของจีนในการสกัดยูเรเนียมจากน้ำทะเล

    ในช่วงทศวรรษ 1980 ถึง 1990 ญี่ปุ่นเป็นผู้บุกเบิกเทคโนโลยีการสกัดยูเรเนียมจากน้ำทะเล โดยสามารถสกัดเค้กเหลือง (yellowcake) หรือยูเรเนียมเข้มข้นได้ 1 กิโลกรัม (2.2 ปอนด์) ผ่านการทดลองในทะเลขนาดใหญ่ ซึ่งเป็นปริมาณสูงสุดที่มีการรายงานมาจนถึงปัจจุบัน ตามข้อมูลของทบวงการพลังงานปรมาณูระหว่างประเทศ (International Atomic Energy Agency) คาดการณ์ว่าความต้องการยูเรเนียมของจีนจะเพิ่มขึ้นเป็นกว่า 40,000 ตันภายในปี 2040

    ด้วยความต้องการที่เพิ่มขึ้นนี้ จีนจึงมีแนวโน้มที่จะให้ความสำคัญกับการสกัดยูเรเนียมจากน้ำทะเลมากขึ้น ในเดือนพฤศจิกายน 2019 บริษัท China National Nuclear Corporation ซึ่งเป็นรัฐวิสาหกิจที่ดูแลทุกด้านของภาคนิวเคลียร์ ได้ร่วมมือกับสถาบันวิจัยภายในประเทศ 14 แห่ง จัดตั้งพันธมิตรนวัตกรรมเทคโนโลยีการสกัดยูเรเนียมจากน้ำทะเล (Seawater Uranium Extraction Technology Innovation Alliance) พันธมิตรได้กำหนดเป้าหมายชัดเจนสำหรับระยะเวลา 30 ปีไปจนถึงปี 2050 โดยระยะแรก (2021-2025) มุ่งหวังที่จะทำได้เทียบเท่ากับความสำเร็จในระดับกิโลกรัมของญี่ปุ่น แผนงาน 30 ปียังรวมถึงการสร้างโรงงานสาธิตในระดับตันภายในปี 2035 และเปิดใช้งานการผลิตเชิงอุตสาหกรรมอย่างต่อเนื่องภายในปี 2050

---

IMCT NEWS

ที่มา https://www.scmp.com/news/china/science/article/3304771/chinese-scientists-find-way-make-seawater-uranium-extraction-40-times-more-efficient?module=top_story&pgtype=homepage