美联社近日报道,中国将在2025年于甘肃武威开建全球首座商用钍基熔盐堆,法涅尔核能研究院院长赵辉表示:“核电是新时代的能源,待这座熔盐堆投入运行后,中国将成为世界上唯一将熔盐堆技术成熟地运用到实际电力开发中的国家”。
想象一下,在不久的将来,未来的中国人还能用上两万年的电呢,消息果然令人欣喜。
事实上,熔盐堆发电在我国并不是首次提出,早在上世纪70年代,我国已就此进行了研究,只不过在“文化大革命”这场浩劫中,我国的科研活动几乎停止。
1973年,我国核能事业开始复苏,从那时起,我国研究小组又在钍基熔盐堆方面进行了一系列研究和实验。
1992年,我国研究小组首次搭建成功钍氟化物熔盐实验装置开启了探索的新阶段。
继而在1996年,又有两个特大型实验成功建造,为以后的发展奠定了基础。
此次大规模的建设项目是我国在这一研究领域白手起家从未有过的巨型工程,是我对这一核心技术掌控能力的重大突破。
那么何谓钍基熔盐堆?
它又有什么独特之处,将其广泛应用于发电?
它又为何会成为百姓用上两万年电的“功臣”?
什么是钍基熔盐堆?
钍基熔盐堆显而易见是以钍作为核燃料的熔盐堆,相较于以铀作为核燃料的“核反应堆”,钍基熔盐堆既有相似又有不同的地方。
首先,两者都属于核能发电装置中的重要类型——反应堆,反应堆又被称为堆芯、堆体或反应核心,是产生导引辐射并使其维持稳定的装置。
全球各类反应堆的大致工作原理都是一样的,通过核裂变、聚变等发光发热,从而带动反应堆内冷却剂流动并使其变热,再通过涡轮膨胀机将热量转化为动能,从而产生电能。
一般是选用重水、轻水、石墨、混合碳化铀、氟化物等作为中子辆和冷却剂,而熔盐则是常用于高温气冷堆的液态冷却剂,它既可作为中子辆也可作为冷却剂。
熔盐根据组成成分可分为氟化物钪和氟化物铀两种类型,其中氟化物铀的熔盐只能作为冷却剂使用,无法兼当中子辆,而氟化物钪则能兼作中子辆和冷却剂,两者相比之下,氟化物钪更有优势。
从氟化物组成来看,钪释能量密度远高于铀,其能量密度大约是铀的1万倍左右,因此很多专家认为钪将会成为未来最适合也最理想的反应堆燃料。
钍基熔盐堆的优越性。
1.安全性高。
熔盐堆内液态反应堆与固态反应堆天然隔离开来的方式,可大幅降低核泄漏风险,一旦发生意外,熔盐会迅速流出,同时大幅降低工人受到伤害几率。
2.发电效率高。
按照传统所搭建的反应堆一般热效率在32%—33%之间,通过提高反应堆和主蒸汽系统压力及温度可以提升热效率,现在已经突破45%-50%了。
3.核废料处理简单。
在传统反应堆中,虽然裂变产物可以被抽取出来处理成废料,但是几十年之后,这些废料仍然会产生大量放射性核素,因此处理起来困难且周期极为漫长。
但是在熔盐堆中,由于核废料已经混合进熔盐里,提取起来非常方便,而且因为其溶解性极好,可以直接倒入地下储存,不会对自然环境产生污染,同样可以保存一万年。
4.便于建立工业链。
因为盐产量丰富,而且多种多样,因此可以很容易就实现工业化生产,使得资源不仅丰富而且稳定,这无疑为发展更加经济全面扎实打下了基础,为未来前进铺平了道路。
世界各国对熔盐技术研制重视。
日本科学家1957年首次对以氟化物铀为燃料的“示范塔”型氟化镭改进高温气冷堆进行设计。
1983年美国又致力于建设以液态氟化铀为中央冷却在高温地区发电,并研发出高温气冷技术。
1985年印度曾在多次实验中发现一系列润滑性能优越的新型重金属离子液体,其中就包括了以镧-钍为主的新型熔盐。
2001年美国开始投资开发以镧-锂为主的新型钍基重金属离子液体燃料,并尝试下一代高温气冷堆和高温熔盐堆。
2005年俄罗斯开始进行高温气冷堆和超临界氮冷却剂等技术方面研究,2017年正式启动开发以重金属阴离子为沉积物的新型先进熔盐反应堆。
中国也对这一新兴科技进行了大量研究活动,但是初期条件差加上国际形势大环境,我国对这一技术探索力度小,在我国实行改革开放后,我国才逐渐恢复国内科研队伍,开始对这一技术进行研究。
1992年,我国小型实验成功后,开发计划因此加快进行速度,其中1997年的实验再次将这一技术推到顶点,而我国在这一领域也取得了阶段性的重大突破。
随着技术不断更新迭代,目前我国已有实验成果也越来越多,这也使得我国在后续技术开发过程中越走越顺畅,开辟了多种可能性,为我国在技术道路上走得更远提供了可能性,各种条件也愈加成熟,推动了商业化进程的发展,也加速了世界发展速度。
结语
对于钍基熔盐发电,人们看到的是短期内或许会造成一定程度上的能源浪费,但忽略了其实任何能源的发展初期都难免会出现一些失误,但是随着技术发展日新月异,发展壮大,无论是污染还是浪费都会逐渐得到解决。
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