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向世界宣布!中国钍基反应堆即将运行,让外媒羡慕的不行!

中国的核能发电又领先了,这让西班牙媒体羡慕的不行!

近日,西班牙《经济学家报》网站报道称,中国在甘肃成功建造了一座核电站,摈弃了传统使用铀235的方式,而是采用钍基熔盐作为主要燃料。

 

这也是世界上第一座钍基熔盐堆,对全球来说,都是一种划时代的堆型。

那么钍基熔盐跟铀燃料相比,到底先进在哪?

传统核反应堆

众所皆知,传统核电站,通常使用铀作为核燃料,主要是因为铀的能量密度很高。

铀元素的原子核在吸收中子后会发生裂变,释放出大量的能量。这个过程同时还会释放出更多的中子,这些中子又可以引发更多的裂变,形成链式反应。

通过核裂变产生的能量,主要以热能的形式存在,这些热量用来加热工质(如水),使其变为高压蒸汽。从而驱动电站内的涡轮机、电动机旋转,最终会产生电力。

另外,使用核能不受天气条件影响,可以连续、稳定地运行,并且几乎不会排放温室气体,对减缓气候变化有积极作用。

但凡事有利就有弊,核能也一样。

除了可能会带来核污染、核灾难外,铀矿的过度开采也会对环境产生破坏。

我国虽然地大物博,但是在铀产量方面还是一个“贫铀国”。

比如2021年,国内的铀产量只有1800多吨,这些难以满足日常需求,不得不大量进口,同年我国从国外进口了13000多吨。

从这一点可以看出,我国到底有多缺铀矿了。

但老是从国外进口不是事儿,而且铀矿这玩意属于稀缺资源,如果万一别的国家对我国进行断供,该怎么办?

因此,我国很早就开始未雨绸缪,进行新的核能技术的研究,从而减少对铀的依赖。比如快中子反应堆。

通常的核裂变反应堆,为了提升核燃料的链式裂变反应的效率,需要将裂变产生的高速中子(快中子)减速成为速度较慢的中子(热中子)。

于是便加入较轻的原子核构成的中子慢化剂,比如轻水,重水等等,利用里面的氢原子作为高速中子碰撞减速的中子慢化剂。

但快中子反应堆并不是这样的,它是指没有中子慢化剂的核裂变反应堆。

其利用高能或“快速”的中子来引发裂变反应,核原料采用的钚239,是铀238在反应堆中吸收一个中子后形成的,而铀238又是地壳中最丰富的铀同位素。

这样的好处,可以将铀资源的利用率提高50-60倍,要知道传统的热中子反应堆主要利用铀235,这玩意不仅在自然界非常稀缺,而且提炼也非常困难。

钍基反应堆

除了快中子反应堆外,就不得不提到钍基熔盐反应堆,也就是西班牙媒体说的那个。

钍基熔盐堆是以钍作为核燃料、以复合型氟化盐作为冷却剂的第四代反应堆核能系统,具有高安全性、核废料少、防扩散性能和经济性更好等诸多优势。

与铀元素和钚元素相比,钍元素资源更加丰富,在地壳中的含量是铀的3倍,广泛分布于地球低层之中。

例如萤石矿中就含有大量的钍,我国目前已探明的钍蕴藏量在30万吨以上。

除了钍资源丰富,更容易获取外,其裂变出来的能量也是非常巨大的。

有资料统计,1吨钍裂变所产生的能量抵得上200吨铀,相当于350万吨煤炭。一块拳头大小的钍金属,能为伦敦供电一个星期。

再加上熔盐冷却剂的加持,熔盐在较高的温度下具有良好的流动性,使得反应堆具有更高的工作温度。

更高的温度,就代表热效率高。据说,钍基熔盐堆发电效率高达45%~50%。

此外,由于熔盐冷却剂的沸点高,压力低,可以提高反应堆的安全性。

如果反应堆过热,由于熔盐核反应的特性,通常包括一个被动安全系统,即使在电力中断或其他故障情况下,也可以自动关闭反应堆并将衰变热导出。

这样可以避免核燃料过热,有助于防止熔毁事故的发生。

更关键的是,一直以来核电站的核废料该如何处理,是一件比较头疼的事情。

而钍熔盐反应堆产生的核废料,它的放射性寿命相对较短,因此降低了长期处理和储存核废料的难度。

哦,对了,目前绝大多数的核电站都是部署在海边,比如日本的福岛核电站。为啥?核电站在工作的过程中,需要大量的水来冷却。

但如果使用熔盐堆,那情况就不一样了,它采用无水冷却技术,只需少量的水即可运行。

换句话说,在内陆或者是干旱的地区,如果想建造核电站,也完全是有可能实现的。

总的来说,熔盐反应堆在设计和工作原理上有许多独特的安全性优势,被越来越多的国家所推崇。

甚至诺贝尔物理学奖获得者,卡罗·卢比亚曾表示,如果用它(钍)来发电,按照目前的电能消耗来算,中国钍的储量能够保证未来许多个世纪的发电供应,大致可以使用两万年。

因此,一旦钍基熔盐堆大规模投入商业运营,人类基本不必为核燃料来源担忧。

虽然钍反应堆的概念,从上世纪60年代开始,美国、前苏联、日本和法国等都先后投入研发,但是由于材料问题都失败了。

科学家们解决不了管道被放射性熔盐腐蚀的问题,加上铀反应堆天然的武器属性,导致钍反应堆多年来少有进展。

但这次却被中国科学家率先实现了,让中国成为世界上第一家成功运行钍基熔盐堆的国家。

比如这次在甘肃武威的钍基熔盐堆,开建于2018年9月30日,经过近两年的建造试验,最终在2021年5月成功落地。

在落地之后,我国对甘肃武威钍基熔盐堆实行了机电安装以及功率调试,预计将在未来将这项技术持续推广,造福于千万户人家。

结 尾

可以预见的是,中国在核电领域的发展节奏是越来越快。

一方面是国内日益增长的需求所导致的,另一方面也是我国核电技术越来越成熟,这次钍基熔盐堆的商用,可以为中国又多一种选择。

比如未来,像湖南、湖北、江西、甘肃等内陆省份,如果面临缺电的难题,那么也有了相应的解决方案,而这正是为14亿人谋福祉的意义所在。

全文完,既然看到这里了,如果觉得不错,随手点个赞和“在看”吧。
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