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中国建成首个新型核反应堆,将引领第四代核技术?美国为何不发展

20年前,美国对我国的核电技术可谓是“爱搭不理”,然而二十年后,我国却凭借一项美国看不上的核电技术,完成了一场世纪级的逆袭,直接引领第四代核电技术,“让你高攀不起。”

这就是钍基核电技术,那么第四代核电技术到底有什么优点,凭什么敢说能够引领世界的核电发展呢?事情还得从2000年说起。

第四代核电:钍基熔盐堆技术

2000年5月时,美国能源部在其本土的阿贡实验室召开了一场关于第四代核电的研讨会。

为确保讨论内容的质量,美国特地邀请了约100名全球顶尖的核电教授参会,并由此得出了关于第四代核电站的14项基本需求。

其中,有五条要求是关于核安全和防辐射问题的:

1、极低的堆芯破损概率。

2、任何事故起因都要有所预案,不能发生严重的堆芯损坏。

3、不需要场外应急。

4、人为容错率高。

5、无限缩小的核辐射、放射。

除此之外,还有三条关于核电经济问题、三条关于核废料问题、三条关于防核分散问题,但显然,其中占比最大的就是核安全和防辐射问题,这也突出了各国对核安全问题的重视程度。

另外,在专家会议召开前,美国当局已经邀请了英、法、日、韩等八个核能发展国召开过会议,就合作研发第四代核电技术的事宜展开过磋商,也就是说,这百位顶尖专家,大多也都来自这八个国家。

在这些国家代表眼中,这是一个强强联合的项目,至于那些排除在外的国家,则根本不值得一提。

然而,令他们万万没想到的是,在2021年9月时,当年不被国际组织重视的中国,竟领先诸国完成了第四代核电的落地。

按照权威科学杂志《自然》的报道,中国将在甘肃省武威市对世界首个钍基核反应堆进行测试,如若实验成功,那中国将成为全球第一个掌握第四代核能技术的国家。

这听起来可能有些夸大,但我们需要清楚的是,钍基核反应堆可是真正意义上的第四代核反应堆。

这主要是因为,传统的核反应堆在进行反应时,必须要使用大量的水来进行冷却,尽管,发电也正是依靠水沸腾的蒸汽来推动发电涡轮,但无论是承载反应高温的核燃料堆芯,还是这巨量的水蒸气,对于核电站的安全都是一项挑战。

比如日本福岛电站的核泄漏,就是源于核燃料堆芯的熔化,这意味着,只要是传统核反应堆,都存在这种泄漏风险。

不过,相较于传统反应堆,钍基核反应堆就显得要安全稳定一些了。

首先,钍基核反应堆的冷却液都是液态熔盐,这种物质的沸点普遍在680℃,不会产生过多发电以外的水蒸气,有效降低了核电站的风险等级。

其次,钍基核反应堆的堆芯也是液态的熔盐,如若反应堆发生意外,那操作人员便能通过应急系统,将这些具有放射性的堆芯,全部输送到下方的应急储存罐中,从而避免严重的核泄漏事件。

另外,钍基核反应堆正如其名,所用发射性原料的是钍232,这种物质虽然不能发生核裂变,但它在吸收了中子后,就能变成作为核燃料的铀233。

而且,铀233这种物质能用作发电,但却不能用来制备原子弹等核武器,这大大增强了国际核局势的稳定,利于核电站的国际推广。同时,以钍232作为原料,还能有效节约我国宝贵的铀矿,利于国家核工业的总体可持续发展。

基于这几点优势,再结合前文提到的第四代核电标准,我们不难发现,钍基核反应堆完美地贴合核安全、核经济、防辐射等要求,能够满足新时代人类的能源要求。

钍基熔盐堆技术:中国对美的弯道超车

当然,钍基熔盐堆技术就算再发达,它的本质也是核裂变,并非传说中的核聚变。

要知道,人类科技中所说的核电技术,主要可分为核聚变和核裂变两个方向,其中,受制于多方面技术问题,现时代的核聚变还不能实现发电,仅能用于军事领域,打造出如氢弹这样的毁灭性核武器。

不过,凭借着超强的安全性,以及对铀矿的“零消耗”,钍基熔盐堆技术几乎已经算是最契合我国的核电方案了。

这主要是因为,我国是一个人口众多的国家,这意味着,若是发生核泄漏事件,那造成的伤亡和负面影响,必定会远超世界各国。

其次,我国的铀矿储量并不算充足,按照何祚庥院士的测算,我国到达2050年时,若想要满足核电的充足供给,至少要拥有400万吨的天然铀矿储备。

可我国当下的铀矿年产量并不过万吨,近80%的铀资源需要进口满足,400万吨这个数字实在太过于沉重了。

这意味着,我国为了未来的能源安全,不仅要积极勘测国土下的铀矿矿脉,还要珍惜、节约每一克的天然铀矿。

所以,安全且节约铀矿的钍基熔盐堆,自然也就成为了中国眼下核电的最优解。

但让人震惊的是,就是这个如此契合中国的技术,却并非我国首创,依照研究时间,钍基核反应堆真正意义上的开创者,应当是位于大洋彼岸的美国。

早在上个世纪六十年代时,美国田纳西州的橡树岭国家实验室就已经完成了钍基核反应堆的研究,与之一同开启的研究项目,还有飞行器反应堆实验(ARE)。通俗地说,就是美国准备打造一款可以巡航全球的核动力战机。

根据美国空军的设想,只要美军能够装配这种核动力飞机,那美国就具备了对全球实施核打击的能力,这无疑是对霸权和核威慑最好的诠释。

但就在这时,苏联却直接试射了人类史上第一颗洲际导弹——P-7型弹道式导弹,据苏联方提供的消息,这颗导弹最高射程可达8000公里,且能携带核弹头。

这意味着,美国携带原子弹的核动力飞机才飞到一半,苏联的核导弹可能都已经在美国本土完成落地了。显然,苏联的导弹式核威胁,才是核武器的未来。

而且,由于钍基核反应堆最终进行反应的是铀-233,这是一种不适合制备核武器的放射原料,不像以铀-235为原料的传统反应堆,还能产出大量的钚-239,以供其他核武器的制备。

因此,当时的美国选择终止了橡树岭国家实验室的研究项目,其中也就包括钍基核反应堆方向的研究,重新转向了传统核电方向。

而随着新时代的来临,美国核电站数量也一度趋于饱和,没必要再花重金去研究钍基核反应堆。

从这一点来看,我国更像是进行了一场弯道超车,将一项不被世人看好的技术重塑成新世纪的希望,这让我们有理由相信,中国核电工业将会在未来二十年内,完成新一轮的领跑,且让我们拭目以待吧。

参考资料:

《技术领先全球!中国造出世界首个钍基反应堆,美国为何不发展?》--------搜狐网

《世界核电技术经历了怎样的发展历程?》-------国家能源局

《我国已掌握第四代核电技术 首个示范工程已并网发电》---------中国青年网

《世界首个钍基核反应堆在甘肃运行,为1000住户提供电能》---------中钨在线

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