在強大的政治壓力之下,碳中性經濟成為大勢所趨。
這是上世紀70年代以來首個釷鹽實驗。
為滿足未來能源需求,荷蘭(Nuclear Research and Consultancy Group;下簡稱NRG)科學家將視線轉回到了70年代。其圍繞釷熔融鹽反應堆技術的實驗是1976年來的首次。該技術有望促成更加清潔、安全,并為全球供能的核反應堆。
在強大的政治壓力之下,碳中性經濟成為大勢所趨。而核能似乎是一種理想的替代選項。
核能雖然聲名狼藉,但在可靠性方面有著出色的履歷。其碳排放量甚至不及風能和太陽能——即便將建造、運營和生命周期等一并納入考量。而且,核電的每瓦死亡率也是所有發電方式中最低的。
然而,核能存在四大主要缺陷。
首先,作為反應堆燃料的鈾十分稀有,而且處理成本高昂。其次,生產核燃料的技術同樣也能制造核武器。再次,年代較早的反應堆設計存在核熔毀風險,雖然機率不大,但足以讓人膽寒。最后,對于核廢料的處置,目前尚無所有人都能接受的長期戰略。
要攻克這些難關,一條途徑是用別的裂變原料取代鈾和钚。自40年代至今,釷一直是最誘人的替代選項。和鈾不同的是,釷儲量豐富、分布廣泛。它不需要像鈾一樣,經過精細的濃縮;而且不容易制成炸彈。另外,釷反應堆的設計有其與生俱來的安全性,可以在反應堆失控時關閉。而且,釷的放射性廢物半衰期較短——幾個世紀內就能轉化為無害物質。
主要障礙在于,釷本身無法達到臨界質量。如果是鈾,只要將足夠多的鈾提純至燃料級,并堆起來,其所釋放的中子輻射量就可以啟動一種能自我維持的連鎖反應,導致鈾原子不斷分裂。只可惜,釷無法做到這一點。因此,釷燃料必須與鈾混合,或借助外部中子源,才能啟動反應周期。
從60年代直至1976年,美國橡樹嶺國家實驗室(Oak Ridge National Laboratory in the United States)曾展開反應堆實驗,使用溶解在熔融鹽而非固體燃料元素中的四氟化釷。雖然成果喜人,但這種方式終被拋棄。后來,印度、中國、印尼等國都繼續試驗釷反應堆,并嘗試用熔融鹽作為燃料,但直到此次NRG接過接力棒,當初的橡樹嶺實驗才得到重啟。
定制的實驗設備,核心部分為釷鹽。
NRG的鹽輻照實驗(SALt Irradiation ExperimeNT;簡稱SALIENT)與歐盟委員會實驗室“聯合研究中心”(Joint Research Center)合作展開,是一項多階實驗,旨在將釷熔融鹽反應堆(TMSR)轉變為有望實現商業化的工業級能源。
據游說團體“釷能源世界”(Thorium Energy World)表示,該實驗的第一階段是設法移除釷燃料循環中產生的抗腐蝕金屬,即核裂變過程(釷變成鈾,繼而裂變、釋放能量)中產生的金屬。
攻克了這個難題,下一步就是確定在高溫鹽混合物的腐蝕作用下,TSRM建筑中使用的常見材料承受能力幾何,或是找到替代選項,將維護和運營成本控制在低位。這就可能涉及到一種名為“哈氏合金”的鎳合金,又稱鈦鋯鉬合金。
最終的目標是創建模塊化、可擴展的TMSR,滿足本地能源需求,同時實現全年全天候供電。另外,熔融鹽的使用也意味著,燃料的添加可以在反應堆運行時進行,從而大幅削減停運時間。
翻譯:雁行
來源:Newsatlas
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