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钍反应堆,全球核反应堆排行出炉

来源:整理 时间:2022-04-07 17:30:32 编辑:华为40 手机版

钍核反应堆可以用于核潜艇核航母吗?

钍基反应堆是绝对可以上舰的。钍基核反应堆的原料是钍232,它不会产生裂变放出能量。然而科学家们发现,用中子照射钍232,钍232的原子核俘获一个中子,变成铀233或者钍233,然后铀233或者钍233是可以被中子照射产生核裂变,从而释放出能量的。这就是钍反应堆的发热原理。为了确保安全,钍反应堆的“堆芯”和传统的铀反应堆的堆芯设计大不一样。

钍反应堆的“堆芯”是熔盐1,核燃料就融化在熔盐1中,是呈流动状态。然后,一回路也是熔盐,我们称为熔盐2。熔盐2在熔盐泵的作用下,流入反应堆的核心,把反应堆核心的热量带出来,通过热交换器,传递给二回路。二回路里面的传热介质依然是熔盐,我们称为熔盐3。熔盐3称为冷却熔盐,用于把一回路的温度高达900度的高温熔盐冷却。

然后,三回路中的传热介质才是水。三回路再和二回路发生热交换,产生高温高压水蒸气用于推动汽轮机发电。这个,和传统的铀反应堆有区别。铀反应堆里面的堆芯是一根一根的燃料棒,依靠提起或者放下燃料棒,来调节链式反应的程度,进而影响到发热量的大小。铀反应堆导热是一回路和二回路,或者只有内部是蒸汽的一回路,不像钍基熔盐堆搞出个三回路。

为了保证钍基熔盐反应堆的安全,在反应堆的核心堆芯的下方,设计有一个易熔塞,下方还有一个大罐子。当堆芯温度超过预设温度的时候,易熔塞融化,然后熔盐1,也就是燃料熔盐就会在重力作用下,掉到大罐子里面。这样,燃料熔盐脱离了反应堆核心,没有了中子的轰击,裂变反应就不能持续,放热也就自然中止,堆芯温度就会慢慢自然冷却。

为了保证燃料熔盐不至于过分降温变成固体,在大罐子里还要加上电加热装置,用来保证燃料熔盐总是液态。钍基熔盐堆的好处是,在反应堆的核心区域,没有高压蒸汽,也就不用担心会有高压蒸汽的泄露问题。熔盐都是处于常压状态不断流动。另外,只要停止用中子轰击钍232,也就不会产生钍233和铀233,裂变反应很容易就可以停止。

所以说,钍基熔盐堆是一种高安全性的新型核反应堆。它采用钍为燃料,而地壳中钍的储量是铀的2到4倍,我国的内蒙古也有大量的钍资源,根本不用考虑钍燃料缺乏的问题。目前钍基熔盐堆正在建立小规模反应堆进行试验。在未来可以预见的发展方向,是设计建造数十万乃至上百万千瓦发电能力的大型钍基熔盐堆,和小型的,可以用于核动力潜艇,核动力航母和核动力飞机的小型熔盐堆。

可能再过几十年,大型核动力飞机就会变成现实,航天母舰或者空天母舰也不会是科幻,而是会真的出现在生活中。而这一切,都依赖于钍基熔盐堆的科研继续深入研究。甚至,有可能搞出更小的,百公斤级别的钍堆,用于汽车发动机。如果这样,那么会直接宣布现在的电动汽车走入历史!将来买个钍堆汽车,可以直接开个上百万公里,自己一辈子开不完,传给儿孙继续开!好了,就写到这里吧。

我国准备测试钍反应堆,它比铀反应堆先进在哪里?

钍反应堆并不是一件新东西,刚开始搞核电的时候,就有人提出来。当初美国人搞核反应堆的时候有两条技术路线,一个就是杜反应堆,另一个是铀反应堆。钍的好处是储量大,铀反应堆的好处是能提炼钚,而且技术难度也不大,而钚可以制造核武器。当初美苏争霸,发展核武器是非要重要竞争领域,所以美国人最终还是选择了铀反应堆,铀反应堆的好处很多,但世界上铀的储量有限,未来人类的能源不可能靠铀去支撑,而核聚变技术难度太大,实用遥遥无期,所以人们又把目光重新转向了钍,钍的储量远大于铀,而且实现的技术难度也不是非常大,但他的技术目前还不够成熟,还需要一定的时间。

我国低调测试“钍反应堆”技术,这一黑科技能拯救全球核电站吗?

已进行或正在进行钍燃料发电研究的国家有英国、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。也就是说,全世界在对钍燃料发电进行研究的国家不止中国一个,想要引领钍燃料发电技术的难度挺大,要算是黑科技,也是全世界不少国家都在研究的黑科技,但这么多国家都在开发的技术,还能算是黑科技吗?只能说是一个非常有前途的技术吧。

根据世界核能协会的说法,有数种现存的反应堆可以设计成以钍为燃料,其中头5种已踏入发展阶段,后2种仍是理论阶段:(1)重水反应堆;(2)超高温反应堆;(3)沸水反应堆;(4)压水反应堆;(5)快中子反应堆;(6)熔盐反应堆(包括液态氟化钍反应堆),美国橡树岭国家实验室曾经建造了一个原型,于1965-1969年运作;(7)加速器驱动次临界反应堆。

比如,现在美国的另一种钍燃料应用方式,是研发钍和“高丰度低浓铀”的混合燃料。这种新型核燃料是金属钍和“高丰度低浓铀”(铀-235丰度在5%至20%范围内)的混合物,将在美国生产,计划出口至印度等新兴核电市场,最快可以在2024年投入商业使用。金属钍有较高的熔点和较低的工作温度,抗堆芯熔毁能力强于金属铀。

这种新型核燃料燃耗很深,可在反应堆中停留的时间更长,燃料利用率更高。此外,新型核燃料产生废物的量将减少80%以上,“燃烧”时产生钚的量也将减少,这有利于防核扩散。再比如,荷兰在钍燃料上走的也很快。2021年3月2日,荷兰核研究和咨询集团表示,与代尔夫特理工大学、荷兰基础能源研究所和反应堆开发商Thorizon公司成立联盟,加快开发熔盐堆。

核研究和咨询集团称,合作伙伴最近取得技术开发进展,为进一步设计和测试用于熔盐堆的重要工艺和材料奠定了基础。除了生产能源,熔盐堆还可以提供优质的工艺热,同时还非常适合使用钍作为燃料。荷兰拥有独特的基础设施,非常适合研究和开发熔盐堆等创新的反应堆技术。Thorizon公司计划在2035年前建成第一座熔盐堆,并投入运行。

该反应堆将使用部分钍燃料,并示范这一技术。总之,不仅是中国,现在看全世界有资格染指和技术的高技术国家,都在钍燃料上展开了研究,而且研究的角度也各不相同,比如五种反应堆的技术线路都有人在研究。现在钍燃料的研究还只能算是刚刚起步,大概说谁家的更先进还有点早,大概要再过些年月才能看得出来吧。目前只能说,中国在钍燃料的研究上没有被落下,甚至可能还领先了半个身位,但钍燃料这场竞赛还有很长的距离,现在还无法断言谁能笑到最后。

中国发明的钍核反应堆和二氧化碳变淀粉是否会引领人类进入新时代?

以上两件研究,大概都不太可能有什么引领全世界的说法出现。首先,钍燃料发电在30年前就已经被美国人做出来了,但又因为其他原因被弃用。其次,印度、挪威、美国、以色列和俄罗斯都在继续钍燃料发电的研究。至此,这是一个30年前就有的概念,并且也不是只有中国人在继续研究。二战后,美国曾经在橡树岭国家实验室建了一个钍燃料熔盐反应堆,于1965年至1969年运作。

但当时因为要发展核武器,那么铀燃料的反应堆就有天然优势了,这就是美国在1973年叫停了钍燃料反应堆研究的原因。现在,因为环保和反核武器的原因,全球又开始对钍燃料发电产生了兴趣,中国只是参与研发的一员,并不能说中国引领世界核发电了。再说说二氧化碳变淀粉,这个确实是一种“从0到1”的创新,如果将来能够低成本、大规模生产,确实有可能会引领世界。

但现在说这个事儿,还是略微早了一些,主要是因为这项科技太超前了,超前到现在还看不出来其经济效益在哪里,另外能不能大规模、低成本的应用也不知道。也就是说,现在刚刚实现了实验室验证,证明这是一条可选的道路,但接下来的商业化才是重头戏。这就和碳基芯片的命运一样了,都是在实验室验证了技术线路,但接下来的商业化就变成遥遥无期的事情了。

基本上可以说,人工合成淀粉也是一个需要几十年以上时间来商业化的技术线路,现在就说能不能成功实在是太早了。另外,商业需要才是推动技术发展的最关键原因。现在有什么商业需求是在迫切需求进行这种“人工合成淀粉”的研发吗?世界总体来看,并不缺少粮食,国际粮价如果不是这次疫情影响,也是一直在极低的价位上徘徊。如果从现在媒体吹嘘的替代粮食淀粉的角度看,那就真是一个童话故事了,因为世界上的粮食一直是供大于求,反而是现在这种在疫情影响下的粮价上涨才是异常现象。

至此,人工合成淀粉确实是开创性的研究,但这种研究大概是没有什么商业资本会有兴趣来商业化开发吧。我们就让子弹多飞一会儿,就看三五年后,会不会有商业资本高调宣布进行“合成淀粉”的商业化开发吧。这又和碳基芯片的研发一样了,现在有多少商业资本宣布要全力死磕碳基芯片?又有多少独角兽企业在进行碳基芯片研发?人工合成淀粉就是现在这种叫好不叫座的局面。

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