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汽车使用核电池不是梦?中国又一技术惊艳世界,美日只能仰慕

添加时间:2024-02-02

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图为钍反应堆

近日,位于甘肃的中国首个钍反应堆成功点火运行,标志着中国已经初步掌握了第四代核技术,只需要一些时间的探索与完善,就能实现商业化运行,这引发了一些人的科学狂想,认为汽车使用核电池不是梦,中国又一技术惊艳世界,美日只能仰慕。

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图为核电站钍反应堆

的全称实际上是“钍基熔盐反应堆”,其内部循环的冷却物质并不是水,而是熔融的氟化钍,而钍元素也是钍反应堆的核燃料,也就是说,熔融氟化钍在反应堆的运行当中,既充当冷却剂,也作为核燃料,虽然钍元素不易裂变,但是被快中子轰击之后,钍232同位素可以衰变为易于裂变的铀233,而和常见的核燃料铀235相比,铀233的裂变更加温和,易于控制,安全性更好。只需要为钍反应堆提供少量的易裂变物质作为“点火器”,钍232衰变为铀233的过程就能持续进行,而依靠铀233反应产生的中子,核燃料增殖的过程就能够一直维持下去,而铀233增殖的速度,甚至超过了消耗的速度,相当于核燃料越烧越多,消耗掉的只是广泛存在于自然界中的钍,而中国作为全球最大的稀土生产国,钍元素恰恰就是稀土矿石当中,最常出现的伴生元素,仅白云鄂博一地,就有22.42万吨的钍矿储量,其中80%都是可以被钍反应堆利用的钍232同位素,足以支持全中国的能源需求5000年。

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图为建设中的钍反应堆

同时,钍反应堆还能有效的规避核事故与放射性物质泄漏的风险,安全性相比老式反应堆提升了一个数量级,其运行环境是常压高温,不会出现福岛核电站式的氢气爆炸事故,也不会出现切尔诺贝利式的灾难性熔堆,如果反应速率过快,钍反应堆底部的冷冻塞就会自动熔化,让钍燃料熔盐全部流入应急储存罐中,核反应会自动停止,而既是冷却剂又是核燃料的氟化钍虽然有毒,但是在常温下会立刻凝固,只有在核反应堆的高温下才能保持液态,如果泄漏出来,根本不会发生扩散。由于天然铀矿当中可以利用的铀235含量过于稀少,铀反应堆的燃料利用率是非常低下的,而钍反应堆就没有类似的问题,不需要将核燃料浓缩,1吨钍完全裂变产生的能量能抵得上200吨铀,相当于约350万吨煤炭,更加可喜的是,钍在全球的储量都非常可观,几乎与铅一样常见,如果能够抢先完成钍反应堆的设计与制造,将在潜在的能源危机当中占得先机。

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图为核反应堆

尽管上世纪的美苏两国都曾经在钍反应堆上投入过人力物力,但是因为钍反应堆不能用于生产核武器,两国的研究都没有继续下去,目前,全球最有希望实现钍反应堆商业化运营的国家是中国和印度,但是印度采用的技术,是让钍232转变为铀233,再停堆提取铀233,算是某种半新半旧的三代半核技术,而中国的钍反应堆,不需要进行繁琐的停堆操作,钍232直接转变为易裂变的钍233,在反应中作为核燃料燃烧掉,是真正的第四代核技术。

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