客觀日本

日本原子能機構開發出「世界首例」基於貧鈾的蓄電池,實現貧鈾的再利用

2025年04月15日 能源環境

日本國立研究開發法人原子能開發機構原子能科學研究所NXR開發中心的大內和希研究副主席、植野雄大研究員、渡邊雅之首席研究員,成功開發出了全球首款利用貧鈾原料製成的鈾蓄電池。貧鈾的處理過去一直是個棘手的問題。

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大內和希研究副主席(供圖:科學新聞社)

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圖1 鈾蓄電池的充放電機制(供圖:日本原子能開發機構)

天然鈾中可用作燃料的鈾235僅含0.7%,將其濃縮至3%~5%後可用作核電站燃料。核電站燃料使用後殘留的鈾238作為貧鈾,在日本國內已積存約1.6萬噸,但因儲存場地和成本問題導致貧鈾無法應用而成為棘手的物質。

研究團隊為有效利用貧鈾,一直在嘗試開發以鈾為活性材料的氧化還原液流電池。氧化還原液流電池讓兩極活性材料流動並儲存在儲罐中,就能輕鬆實現大容量化。國外雖有釩基電池實用化案例,但存在儲能損失和活性材料劣化等課題。

此次開發的實證模型(約10釐米)採用有機溶劑與離子液體的混合物作為電解液,負極使用含四價與三價鈾的活性材料,正極則在相同溶劑中添加鐵離子。當鈾從四價變為三價時進行充電,從三價變為四價時進行放電。在實驗中,當使液體循環時就有電流通過,從而使LED燈亮起。實測電動勢為1.3伏。

大內研究副主席表示:「如果貧鈾能夠被用於蓄電池,或許就能變廢為寶,基於這種想法我們啟動了研究。現已證明了鈾電池的可行性,計劃從4月開始安裝儲罐推進大型化。未來希望通過儲存剩餘電力並在需要時供給,以此來優化電力供需平衡。另外,由於鈾活性材料幾乎不會劣化,因此有望降低發電成本。」

原文:《科學新聞》
翻譯:JST客觀日本編輯部