2021年9月10日,Nature報道說中國將測試釷熔鹽核反應堆,如果成功了,將會是核電的春天,有助于碳中和的實現。
首先,這次用的原料是釷而不是鈾。天然的金屬釷只有微弱的放射性,儲量很豐富,比鈾多,釷是稀土開采的廢料,屬于廢物利用。釷在反應堆中受到輻照時,會吸收中子形成鈾,進而可以用于核裂變。
其次,熔融鹽核反應堆也是裂變反應堆,和普通的核電站原理是一樣的。因為日本核電站事故頻發,大家談核色變,覺得核電站很不安全。需要強調的是普通核電站是用水做冷卻劑,會有大量的核廢水;這次熔融鹽反應堆中,熔融鹽吸收熱量后傳遞給水,再帶動渦輪機發電,這個過程沒有核廢水,很硬核,很安全!
下面這幅圖是普通的核電站原理圖,核裂變產生能量,水做介質,將能量帶給渦輪機來發電。
如圖3,熔融鹽核電站結構類似,亮點是用熔融鹽做冷卻劑,然后帶動渦輪機發電。這種核電站有至少四個優點:
3)熔融鹽可以循環使用,幾乎沒有核廢料(如果有,也可以打包了:能包容放射性物質千年以上!我國核廢料固化能力獲重大突破);
4)如果堆芯真的溫度過高,閥門會被融化,使燃料和熔融鹽緊急流入排放罐。
這項技術始于美國上世紀60 年代橡樹嶺實驗室建造的釷反應堆,但最終放棄,此次國內復刻了這個反應堆,同時基于現有的科技和工業技術,改進了原有設計。圖4的反應堆可能還需要幾個月的時間才能全面運轉,還有很多不確定因素,比如熔鹽泵故障、管道腐蝕或堵塞等,但科學家還是對成功抱有希望!
如果安全又高效的熔融鹽反應堆成功,那么煤炭鍋爐將被取代,期待那一天的到來!
1. doi: https://doi.org/10.1038/d41586-021-02459-w
2. https://mp.weixin.qq.com/s/lk4MvXHZcFWtvxb_gjvd-w
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