Meerwasser-Uran ein Schritt näher an einer nutzbaren Energiequelle

Uran ist ein schweres, natürlich vorkommendes Metall. Es ist bedeutend, weil es ein Schlüsselelement in der Kernenergieerzeugung ist und als Brennstoff in Kernreaktoren zur Stromerzeugung verwendet wird. Uran ist energiedicht, das heißt, eine kleine Menge erzeugt viel Energie, was es zu einer wertvollen Energiequelle macht.

Allerdings kann der Abbau und die Verarbeitung von Uran umweltschädlich sein, da sie zu erheblicher Zerstörung von Lebensräumen und zur Freisetzung großer Mengen von Treibhausgasen führen, die mit dem Prozess verbunden sind. Aus diesem Grund ist ein praktikabler Weg, Uran aus Meerwasser zu gewinnen, so faszinierend.

Die Uran-Zerfallskette

Uranium’s energy release involves its atomic structure. Uranium atoms have large, unstable nuclei. When a neutron hits a uranium atom, it can cause the atom to split or undergo fission. This fission splits the uranium atom into two smaller atoms and releases additional neutrons plus a significant amount of energy.

Quelle: https://pubs.usgs.gov/of/2004/1050/uranium.htm

In nuclear reactors, this process is controlled. The released neutrons can strike other uranium atoms, creating a chain reaction. The heat generated from this reaction is used to heat water, producing steam which is then harnessed to drive turbines which generate electricity.

This controlled use of uranium’s fission process is the basis for nuclear power generation, harnessing the substantial energy released during the decay chain.

Eine uranfrei Zukunft

Although nuclear fission is currently a top option for sustainable, clean energy, it is not without its own drawbacks.  As mentioned, when fuel sources such as Uranium decay, there are resulting radioactive isotopes known as ‘fission products’.  These byproducts must then be carefully contained, for sometimes extraordinarily long periods of time, until they are no longer hazardous.  For decades, scientists have recognized this and have been hard at work to develop a superior process known as nuclear fusion.

Where nuclear fission harnesses energy from the decay of heavy elements like Uranium, nuclear fusion harnesses energy from the fusion of lighter atomic nuclei (typically deuterium + tritium = helium + a neutron).  Interestingly, this is the same process that powers stars such as the Sun.  There are various reasons that fusion is viewed as being far superior to fission.  These include,

Höhere Energieausbeute: Fusion setzt deutlich mehr Energie frei als die Spaltung. Das Verschmelzen von Atomen setzt fast vier Millionen Mal mehr Energie frei als das Verbrennen von Kohle, Öl oder Gas und etwa viermal so viel wie Kernspaltungsreaktionen.

Reiche Brennstoffquellen: Die primären Brennstoffe für die Fusion, Deuterium und Tritium, sind reichlicher vorhanden als spaltbare Materialien wie Uran. Deuterium kann aus Wasser gewonnen werden, während Tritium während des Fusionsprozesses selbst aus Lithium erzeugt werden kann, wobei es terrestrische und marine Reserven gibt, die für über tausend Jahre ausreichen.

Geringere Umweltbelastung: Fusion emittiert keine schädlichen Treibhausgase wie CO₂. Das Hauptnebenprodukt ist Helium, ein inertes und ungiftiges Gas. Im Gegensatz zu Spaltungsreaktoren erzeugen Fusionsreaktoren keinen hochaktiven, langlebigen nuklearen Abfall. Die verwendeten Materialien können potenziell innerhalb von 100 Jahren recycelt oder wiederverwendet werden.

Sicherheit: Fusion birgt nicht die gleichen Risiken wie Spaltungsreaktoren. Es besteht kein Risiko eines Kernschmelzens wie bei Spaltungsreaktoren, da es von Natur aus schwierig ist, Fusionsreaktionen aufrechtzuerhalten; jede Störung kann die Reaktion sofort zum Stillstand bringen. Außerdem verwendet die Fusion keine spaltbaren Materialien wie Uran oder Plutonium, was das Risiko der nuklearen Proliferation begrenzt.

Although there are many hurdles left to clear until our ability to harness nuclear fusion reactions makes it a viable power source, the process has seen a resurgence in interest as of late due to various breakthroughs surrounding ignition.  For example, on various occasions, researchers have achieved a net energy gain in fusion reactions, where more energy was produced than was used to initiate the reaction​​​.

The timeline for a demonstrable fusion power plant is estimated to be around 20 years, though some startups claim it could be achieved in a decade or less.  However, these predictions are tempered by the complexities of plasma physics and the practicalities of building a functioning fusion reactor.

Overall, while nuclear fusion offers significant advantages over fission in terms of energy output, environmental impact, and safety, mastering this technology for practical, consistent energy production is still a work in progress, with an optimistic timeline of at least two decades before it becomes a viable energy source.

Top-Unternehmen der Kernenergie

If humans are ever going to achieve the kind of feats discussed above, it will require the concerted efforts of public and private companies alike to continue building on past achievements for generations to come.  For now, the following are examples of companies playing an early role in such feats as each advances our understanding and capabilities within the Aerospace sector.

*Figures provided below were accurate at the time of writing and are subject to change.  Any potential investor should verify metrics*

1. Exelon Corporation

EXC Preisdiagramm

Exelon Corporation (EXC ), mit Sitz in Chicago, Illinois, ist der größte Betreiber von Kernkraftwerken in den Vereinigten Staaten. Das Unternehmen versorgt 10 Millionen Kunden über 23 Kernreaktoren und 14 Kernkraftwerke mit Strom und Energie. Zudem diversifiziert es in Wind-, Solar- und Wasserkraft.

2. NextEra Energy, Inc.

LEU Preisdiagramm

Als das weltweit größte Versorgungsunternehmen betreibt NextEra Energy (NEE ) Kernkraftwerke in Florida, New Hampshire und Wisconsin. Diese Anlagen spielen eine entscheidende Rolle bei der Bereitstellung zuverlässiger und emissionsfreier Energie und vermeiden jährlich über 24 Millionen Tonnen CO₂-Emissionen.

3. BWX Technologies, Inc.

BWXT Preisdiagramm

BWX Technologies (BWXT ), ein amerikanisches Unternehmen, liefert Kernkomponenten, Technologien und Brennstoffe an Kernkraftwerke in den Vereinigten Staaten. Es unterstützt zudem Regierungen und private Einrichtungen, die Kernanlagen betreiben. Zu den Dienstleistungen gehören die nukleare Marineantriebstechnik, die Nuklearmedizin und Forschungsprüfreaktoren. Das Unternehmen war an der Unterstützung der Einführung kleiner modularer Reaktoren in Polen beteiligt.

Abschließende Gedanken

These recent developments in uranium extraction from seawater, alongside the steady progress being made in nuclear fusion research, potentially herald a transformative phase in sustainable power generation. The process of harvesting uranium using electrochemical reactions promises a less environmentally intrusive alternative to traditional mining, addressing both the scarcity of land-based uranium and the environmental concerns associated with its extraction. Meanwhile, the pursuit of nuclear fusion, with its superior energy output, abundant fuel sources, minimal environmental impact, and enhanced safety, represents a beacon of hope for a future powered by clean, virtually limitless energy.