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更安全的核燃料发电首度测试,专家:核电有望翻身

2017-08-31  来源:互联网      核燃料  核能发电  核裂变   

相较于现今核能发电普遍使用的铀燃料,钍燃料蕴藏量更丰富,产生的核废料少,使用上也比铀更安全。如今睽违近半个世纪,荷兰核研究公司 NRG 首度完成使用钍进行核裂变的测试。当投资者对核能发电的投资来到冷却期时,麻省理工学院技术评论对这次实验指出,钍燃料发电可能为核电带来重大突破,许下更安全的核能源未来。

除了 NRG,美国也有几家初创公司在探索这项技术;中国自 2011 年宣布一系列积极研究钍燃料发电的计划,他们还预计在 15 年内要有一个钍盐反应炉开始向电网供电。

根据世界核能协会指出,有数种反应炉都可以将钍当作燃料,如:重水反应炉、超高温反应炉、沸水反应炉、压水反应炉、快中子反应炉等,而熔盐反应炉(包括液态氟化钍反应炉)、加速器驱动次临界反应炉在过去尚属理论。

美国“橡树岭国家实验室”曾兴建一个钍燃料熔盐反应炉,于 1965~1969 年运作,但在 1973 年,美国政府突然中止所有与钍燃料发电有关的实验,理由是铀燃料增殖反应炉更有效率,且副产品无法用作制造核武器。此后 40 年除科学家在印度卡帕坎建设一个测试用的反应炉外,钍燃料的熔盐反应炉研究渐渐沉寂。

目前有在进行钍燃料发电研究的国家包括:英国、美国、巴西、德国、印度、法国、中国、捷克、日本、俄罗斯、加拿大、以色列、荷兰。现在,荷兰核研究公司 NRG 突破长达 40 年的空窗期,成功使用钍盐进行核裂变测试。

该公司在实验中使用一个称为“熔盐快速反应器”的设备来燃烧钍盐,理论上还可以消耗目前的铀裂变反应炉产生的核废料,将其当作新燃料。基于这次测试,研究人员希望可以开发出更稳定、能扩展规模的钍盐反应炉。

钍普遍认为是更安全的核电燃料,当它被高能中子撞击时,会转化为可裂变的铀-233,产生的放射性废弃物比核电厂目前使用的铀-235 废弃物还安全,世界核能协会曾评论钍燃料发电是一项有潜质的技术,可望为现今的核能发电创造一番新景象。

根据维基记载,钍燃料发电有以下潜在优点:

钍的蕴藏量为铀的 4 倍,与铅一样普遍。根据钍能源联盟估计,若美国的用电量不变,该国的钍蕴藏量足以供电超过 1,000 年,矿藏中大部分都是可用的钍-232,相反的,铀矿藏中只有 0.7% 是可用的铀-235。

钍是一种较洁净和较安全的核燃料,放射性大大低于铀。

LFTR(液态氟化钍反应炉)的天然设计使它成为一个安全的核反应炉,LFTR 在常压中运作,因此不可能像福岛核电厂一样发生氢气爆炸事故。当反应炉出现异常时,核裂变会自动停止,因此不会有炉心熔毁的情况发生。

利用钍废料制造核武几乎不可能。核物理学家 Alvin Radkowsky 说,钍反应炉产生的钚少于一般反应炉产生钸的 2%,当中又有很多钸同位素不适合用作核武。

钍反应炉制造更少核废料。科学家声称,有害的钍废料少于铀废料 1,000 倍,钍废料在数百年后就会变得安全,但铀废料要等数万年。

运作中的钍反应炉除了钍以外不需其他燃料,钍也是不可分裂物质,因此它可与铀、钸等可裂变物质合用当成核燃料。

欧洲核子研究组织估计,1 吨钍可产生的电量相当于 200 吨铀或 3,500,000 吨煤产生的电量。

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