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未来世界或许是由“钍”驱动的!

荷兰核研究与咨询集团(NRG)的科学家们,正将目光重新瞄向 1970 年代的研究课题,以期满足未来的能源需求。

 

在 1976 年的时候,NGR 团队曾经对钍熔盐反应堆技术进行过实验,其有望带来更清洁、安全的核反应堆,提供全球规模的能源供应。 全球追求低碳的政治压力下,核能似乎成为了一种理想的选择。核反应堆在可靠性上有着可靠的记录(每瓦特致死率最低),且建设和生命周期内的碳排放比风能和太阳能设施还要低。

上图是 1970 年代首次进行的钍盐反应堆实验。

 

不过核能确实有四个主要的缺点:

首先,反应所需的铀元素太过稀少,制备成本也相当高。

其次,生产核燃料的技术,也可用于制造武器。

第三,旧式核反应堆的设计,存在着发生灾难性崩溃的危险。

第四,没人能给出一个所有人都可以接受的、长期的核废料处理策略。

 

克服这些问题的其中一种方法,旧式用不同的裂变材料,取代传统的铀或钚。而自上世纪 40 年代以来,最具吸引力的选择,就是钍。

与铀不同,钍的储量丰富而广泛,因而不需要像制作浓缩铀那样费心、也无法轻易转而制造炸弹。此外,钍反应堆拥有天然的安全设计,如果反应失去控制、可以轻松将之关闭。

 

钍反应堆的放射性废弃物,寿命也相对较短 —— 短短几个世纪,即可变得无害。

 

如果你将足够多的铀(精炼燃料级)堆叠在一起,其释放的中子辐射就足以推动链式反应。在此过程中,铀原子就能自我维持原子核裂变。

 

然而钍反应堆的最大障碍,就是其自身难以达到临界质量。因此钍燃料必须与铀混合,或者借助其它外部中子源来启动反应过程。

 

从 1960 年代、直到 1976 年,美国橡树岭国家实验室(ORNL)进行过让氟化钍在熔融盐中溶解(而不是固体燃料元素)的实验。

 

尽管结果很有希望,这种方法还是被放弃了。自那时起,中国、印度、印尼等国都进行过钍反应堆实验,也曾考虑使用熔融盐作为燃料。但直到 NRG 接过指挥棒,橡树岭国家实验室的方法才被重新启用。

 

在欧盟实验室联合研究中心,NRG 将进行多个阶段的盐辐照实验(SALIENT),以便将钍熔盐反应堆(TMSR)提升到足够商用的工业规模。

 

据游说团体 Thorium Energy World 所述,实验第一阶段着重于移除钍燃料在生命周期(核裂变过程中)产生的贵金属。(分离释放能量前,钍变成了铀)

一旦达成该目标,他们下一步将确定建造 TSRM 反应堆的普通材料性能有多好。其必须能够经受得住腐蚀性的高温盐混合物,或者寻找其它方法来降低维护和运营成本。

 

这或许包括一种叫做“哈斯特洛伊”(hastelloy)的耐蚀镍基合金,或者钛-锆-钼(TZM)合金。

 

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