Урановая ферма. Как океан может обеспечить АЭС ядерным топливом на 50 тысяч лет
В морской воде растворено более 4 млрд тонн урана. Стартап Fluxnium предлагает добывать его на благо человечества. Давайте разберемся, как это можно сделать.
Компания Fluxnium впервые публично рассказала о своей технологии после привлечения почти 7 млн долларов посевного финансирования. Стартап использует полимерные волокна с большой площадью поверхности, которые пассивно связывают растворенный в морской воде уран. Технологию получения сорбента компания лицензировала у национальных лабораторий Министерства энергетики США.
Как это работает? Волокна сплетают в длинные линии и подвешивают в море — по принципу инфраструктуры, уже используемой на фермах по выращиванию водорослей и моллюсков. Примерно через 30–60 дней их поднимают, уран отделяют и перерабатывают в урановый концентрат (так называемый «желтый кек»), а сам материал можно снова вернуть в воду.
Цель Fluxnium — создать новый источник урана для атомной энергетики США, которая сильно зависит от импорта: по данным Агентства по ядерной энергии (NEA), в прошлом году лишь 7% урана, поставленного американским операторам реакторов, было добыто в США.
«Если спрос будет расти так, как прогнозируется, мы столкнемся со структурным дефицитом урана», — заявил основатель и генеральный директор Fluxnium Джефф Грин в комментарии TechCrunch.
Урана в океанах действительно очень много. МАГАТЭ оценивает его количество примерно в 4,5 млрд тонн, хотя концентрация составляет лишь около 3,3 микрограмма на литр воды.
Принцип извлечения проверяли задолго до появления Fluxnium. В рамках программы Министерства энергетики США лаборатории ORNL и PNNL испытывали полимерные волокна с амидоксимными группами, связывающими уран. Один из таких материалов за 49 дней пребывания в естественной морской воде накопил 5,2 грамма урана на килограмм сорбента. А в 2018 году PNNL и LCW Supercritical Technologies получили пять граммов «желтого кека» из урана, извлеченного из морской воды.
«Это важный этап, — говорил тогда исследователь PNNL Гэри Хилл. — Он показывает, что такой подход в конечном счете может обеспечить получение коммерчески привлекательного ядерного топлива из океана».
Впрочем, такой подход может обойтись добывающим компаниям в круглую сумму. В ходе предыдущих американских исследований себестоимость извлечения урана из морской воды оценивалась в 610–830 долларов за килограмм. Для сравнения: Red Book 2026 относит к разведанным ресурсам, пригодным для добычи, более 8,1 млн тонн наземного урана в ценовой категории до 260 долларов за килограмм.
А в Национальной лаборатории Оук-Ридж подсчитали , что наибольшие затраты приходятся на сам сорбент, а также на его установку, извлечение и повторное развертывание в море.
К тому же материал постепенно теряет эффективность. В ходе испытаний, проведенных PNNL, после четвертого цикла повторного использования один из амидоксимных сорбентов сохранил лишь 28% от своей первоначальной емкости, продемонстрированной за 56-дневный период. В другом эксперименте биообрастание водорослями и микроорганизмами привело к снижению поглощения урана до 30% за 42 дня.
«Понимание того, как сорбенты работают в естественной морской воде, критически важно для надежной оценки их эффективности», — пояснил Гилл из PNNL. Именно морские испытания позволяют оценить влияние других металлов, прочность материала и степень его обрастания живыми организмами.
В дальнейшем компании Fluxnium еще предстоит продемонстрировать, сколько урана способны извлекать ее волокна в открытом море, сколько циклов они выдерживают и какова будет полная себестоимость эксплуатации крупной морской фермы. Чтобы снизить затраты по сравнению с предшественниками, стартап увеличивает площадь поверхности волокон, позволяя тому же объему материала связывать больше урана.
В то же время стартап пока не обнародовал фактическую цену килограмма или фунта своего урана.
Если идея американцев всё же сработает, её можно будет реализовать и в других регионах. В NEA отмечают, что по состоянию на 1 января 2025 года в мире эксплуатировалось 418 коммерческих ядерных реакторов, требующих около 64,5 тыс. тонн урана в год.
К 2050 году NEA и МАГАТЭ прогнозируют рост годовой потребности до 84,8–143,9 тыс. тонн. Если она сохранится на этом уровне, океанического ресурса теоретически хватит примерно на 31–53 тыс. лет.