实验研究任务：
      项目组的研究目标是与日本的最佳吸附剂对比，获得海水提铀的动力学和平衡态信息，并用这些信息于经济可行性研究，评价工艺的实用性并确定未来的工作目标。
      • 橡树岭国家实验室（ORNL），人造海水、实验室批处理实验，选取最好的吸附剂。
      • ORNL开发的高表面积聚乙烯纤维胺肟基聚合吸附剂是目前最好的吸附剂，最大吸附能力4mg-U/g-吸附剂。
      • 太平洋西北国家实验室（PNNL）海洋科学实验室，天然海水现场吸附柱实验，借助动力学摄取模型更好的了解吸附速率控制机制。新的实验和动力学模拟结果有助于更新经济评价（成本分析）。
      PNNL海洋实验室现场试验示意图和实验条件见图1和表2

a PNNL独立验证。
      ORNL新开发的吸附剂材料:
      • 胺肟嫁接聚合吸附剂（Amidoxime-grafted polymeric adsorbents）以多孔聚乙烯纤维作为载体材料，提供高表面积（1.35m2/g）,能增加官能团嫁接的自由度，促进通过纤维的各种金属离子的转移。这种纤维嫁接前的平均长度和密度分别为25 mm和0.941 g/cm3，湿纤维的直径约153 ± 15μm。
      • 辐照诱导嫁接聚合（RIGP）法：(i)通过辐照在聚乙烯纤维上生成自由基， (ii)单体嫁接，(iii)配体转换，(iv) 碱性处理调制。
      • 日本/美国吸附剂的差别：两者的嫁接官能团使用的聚乙烯基质形式不同，美国是高表面积纤维；日本是片状聚乙烯无纺布。
实验结果：
      实验摄取的铀量：铀吸附动力学实验汇编见表3和图2，吸附的数量、铀摄取速率与时间的关系见图3。
      • 从图2看，ORNL吸附剂的吸附能力比日本吸附剂（日本原子能机构提供试样）高2倍。
      • 根据表3，ORNL吸附剂的铀摄取量2.7mg/g-吸附剂，假设2.85ppb海水浓度下，较低盐度下已经达平衡。使用标准条件（Kd值1010 L/g，盐度35，海水铀浓度3.3ppb），预计ORNL吸附剂与海水接触8周，铀摄取量为3.3 mg-U/g-吸附剂。对日本吸附剂正则化到标准条件，其吸附剂上升到1.3 mg -U/g-吸附剂。这暗示ORNL吸附剂对铀的亲合力约比日本吸附剂大1.6倍
      • 初始吸附速率：ORNL吸附剂的初始摄取速率0.19mg-U/g-吸附剂/天；日本为0.073 mg-U/g-吸附剂/天；10天，ORNL下降到50％，日本8天已下降到50％以下。
      • 60天试验期内，ORNL吸附剂摄取速率较高。日本吸附剂在4周内摄取的铀量达到稳定水平，ORNL尚未稳定。

成本分析：
      海水铀制品成本演进和潜在的里程碑见图4。基于日本吸附剂，但更新到描述ORNL的吸附剂及其生产工艺。
      • ORNL吸附剂数据的动力学模型确定60天铀摄取期，接近成本最小化浸泡期。
      • 为确保成本分析偏保守，铀摄取未对PNNL实验现场海水铀浓度较低做调整。
      • 图4上部第一条对应日本系统预期的铀生产成本，可信度95％。第二、三条是模型更新到ORNL吸附剂容量时的计算成本：按日本人提议的吸附剂部署和锚泊系统设计为760美元/kg-U,稍作修改的设计特点是远离海洋母舰较小的工作船以及更轻、更强健的聚合物绷绳，降为610美元/kg-U。
      • 再下边三个假想的吸附剂性能情景得到的铀生产成本，与2007-2008年铀价猛涨期间观察到的峰值铀现货市场价格相当。这说明吸附剂材料性能研究、改进的巨大潜质。吸附剂能力加倍和耐久性适度改善，就可能导致有竞争力的铀生产成本。

      项目组目前还在评估下述情况下ORNL胺肟基聚合吸附剂以及其他不同官能团支持吸附剂的性能：
      (1)不同地理区域、不同生物地球化学参数；
      (2)不同温度和线速度；
      (3)确定金属离子如钒的影响；
      (4)确定未过滤海水内生物活动的影响。
 
三. 美国海水提铀实验研究开始“新征程”
     
      美国人从ORNL研发的新型吸附剂实验成果看到“曙光”。NEUP 2013财政年度“研发”专项“燃料循环R&D”名义下批准的“海水-铀”项目多达7个（见表4）。NEUP 2014财政年度又开辟4个涉及“海水-铀”的实验项目（见表5），好像在搞“大跃进”运动[3,4]，试图实现更远大的追求。就今后三年要完成的11项实验研究看，重点更多集中于更先进、有选择性多孔有机聚合物（POP）吸附剂和更具实战性的海洋现场试验研究，以选定实用性的、更新的吸附剂。

结束语