能源是發展繞不開的話題,而一個好的能源至少要滿足兩個條件,即清潔和高效,以此看來,核能無疑是其中的佼佼者。
當然,核能也并非完美無缺,一旦發生安全事故,則可能帶來難以想象的后果。為了增強核能使用的安全性,進一步提升核能利用效率,各個國家都在不斷對核能系統進行更新,目前世界上所廣泛使用的核能系統都已經是第三代技術了,且正在向著第四代核能系統邁進。什么是第四代核能系統呢?相比三代核能技術而言,四代技術可謂是一種全面的提升。
四代核能系統相較之前而言,具有更高的安全性和經濟性。
具體一點來說,就是四代核能系統具有防核擴散的能力,所產生的的廢物也大幅降低。說到第四代核能系統的備選方案,杜基熔鹽堆無疑是當下最優的選擇,美國也是早在上世紀40年代便看到了這一點,且早早就開始了研發,不過最終還是被我們搶了先,2021年底的時候,中國釷基熔鹽實驗堆啟動試運行,這是世界上首個釷基反應堆,標志著我國在第四代核能系統研發上已經領先于世界。
釷基熔鹽堆與傳統的核電站相比,到底有何不同呢?
我們知道核電站的核心原理就是將核裂變可控化,利用裂變過程中所產生的熱能來實現發電,反應原料就是我們所熟悉的鈾235。而第四代的釷基反應堆不再使用鈾,反應原料變成了釷,這對于我國而言具有十分重要的意義。鈾235在自然界中的儲量是很少的,在鈾礦中只占0.7%,而我國的鈾礦資源本來就少,這使得長期以來我國的鈾礦都要依賴于進口。
相比鈾礦而言,我國釷的豐度就要高多了,已探明的儲量約為22.42萬噸,如果全部用于核反應堆,完全可以滿足我國數千年,乃至上萬年的能源需求。
相比鈾235而言,釷的優勢不僅在于儲量,還在于反應產物。傳統核電站所產生的核廢料之中包含有大量的钚239,而钚239是可以用于制造核武器的,這就帶來了一定的核擴散風險,而釷的反應產物無法用于制造核武器,所以自然也就更加安全。釷基熔鹽堆的另一個優勢是易于推廣。我們都知道核能清潔且高效,可為什么沒有大面積建造呢?因為核電站的建造受諸多因素的制約。
核電站的建造除了要考慮人口密度小、地質災害少等因素之外,還有一點非常重要,那就是要靠近河流和海洋。
為什么呢?因為必須要保證有充足的冷卻水供應,這就在很大程度上限制了核電站的推廣。而釷基反應堆就不同了,它只需要很少的水就可以維持運行,所以不需要有源源不斷的水源供應,少了這一個條件,可以建造核電站的地方一下就變多了,甚至于荒無人煙的廣闊沙漠都可以成為釷基核電站的建造點。
釷基反應堆有這么多優點,而且又是美國先開始研究的,為什么最后會讓中國搶了先呢?
美國雖然研制得早,但當時正處于美蘇爭霸的特殊歷史時期,而釷基熔鹽堆的研發過程中有很多技術難題,比如熔鹽對管道的腐蝕作用、輻照對材料機械性能的影響等等,這在當時都是難以解決的,所以在20世紀70年代中期,這項研究就被擱置了?,F在,這些技術難題都