美国放弃的钍基熔盐堆,中国捡回后逆袭,连核动力航母都得靠它!

烟雨故情 2025-01-08 17:54:52

搞了4年,项目说停就停,这不是浪费吗?

1969年,美国橡树岭实验室的科学家满脸无奈。他刚刚完成了人类首个钍基熔盐堆的实验,却接到了终止项目的通知。

在美国看来钍基熔盐堆是个不可能完成的任务,自然没有保留的必要。

几十年后,中国科学家却接过这个“烂摊子”,不仅重启了钍基熔盐堆,还成了全球领先者。

为什么美国当初不要的东西却成了中国的王牌技术?钍基熔盐堆的优势在哪儿呢?

传说中的“无限能源”!

上世纪40年代,美国人把自己对于核能的浅薄认知,用在了日本人身上,威力巨大的原子弹让美国打开了新世界的大门,美国科学界开始疯狂的向核能注入资源,开启了全民研究核能的时代。

后来科学家提出了一个设想,既然核裂变能产生巨大的能量,一旦发明出核动力发动机,那飞机不就成永不疲倦的铁鸟了?不用加油挂上核弹满世界的飞,这才是终极战略武器。

在称霸世界的梦想面前,他们开始了钍基熔盐堆的研究,试图用钍这种新燃料来驱动轰炸机。

不过导弹技术很快在一众项目中脱颖而出,核动力轰炸机瞬间没了战略意义,项目直接被美国军方下马,钍基熔盐堆也跟着被扔进了历史的垃圾堆。

钍基熔盐堆到底是什么呢?美国的原子弹用的是铀作为核裂变材料,顾名思义,钍基熔盐堆的燃料自然是钍。

虽然一字之差,但两者之间却是天壤之别,钍-23可以在反应时通过中子轰击变成可裂变的铀-233,从而产生能量。

因为这些反应是在熔盐中进行的,熔盐是天然的冷却剂。相比传统的水冷反应堆,熔盐的高温低压特性让反应堆更安全、更高效。

所以钍基熔盐堆的优点比传统的铀裂变多不少,能量密度就比传统反应堆高上一大截,钍的能量密度远超煤炭和石油。理论上一吨钍能提供的能量,相当于200吨铀或者350万吨煤!

如果真的能实现钍基熔盐堆的落地,那也就代表着可以能够提供近乎无限的能量。

同铀不同,钍的储量相当丰富,全球地壳中钍的含量是铀的三倍多,而我国已探明的钍储量超过30万吨,可以用两万年。相比容易枯竭的铀,钍简直就是为未来的能源需求量身定做的“完美燃料”。

钍基熔盐堆在安全性上也非常有优势。自从核能发明以后,人类苦于核泄漏久矣,一旦发生事故,将会给地球生态带来几百年都无法修复的辐射。

不管是乌克兰的切尔诺贝利和还是日本的福岛,都对环境造成了不可逆的损伤。

但钍基熔盐堆完全没有那样的烦恼,由于熔盐的使用让钍基熔盐堆的安全性很高,即便发生泄漏熔盐也会在冷却后直接凝固,把放射性物质封在里面。

钍基熔盐堆几乎没有环保的困扰。

它的反应十分完全,所以会产生的核废料只有铀基反应堆的千分之一。同铀反应堆动辄上千年的半衰期相比,钍废料的半衰期只有几百年,两者之间高下立判,在处理核废料上可以节约十分高昂的成本。

不过这么好的技术,美国人当年为什么要放弃?

钍基熔盐堆的bug

除了导弹的出现让核动力轰炸机成了鸡肋以外,美国在搞钍基熔盐堆时,遇到了很多根本就无法解决的问题,第一是熔盐的腐蚀性很强,需要非常昂贵的材料来建造反应堆,这就让研发和维护成本非常高。

而且钍基熔盐堆的燃料提取和提纯也是个大难题。虽然钍在地壳中的含量不少,但提取起来费时费力。

美国人的提纯技术本来就一般,所以这件事在美国人看来成本太高,技术上也太复杂,比起传统的铀燃料核反应堆,性价比显得不那么突出。

再加上当时的冷战背景,美国把大量资源投入到了太空竞赛和军备竞赛,核能技术的重点也更多放在军事用途上。

当时研究的主要方向是造核潜艇和核动力航母的反应堆,而钍基熔盐堆想要在短期内解决这些问题成功列装军队几乎不可能,所以美国人也就丧失了对他的研究兴趣,将所有的设备都安装了铀基反应堆。

于是钍基熔盐堆就成了食之无味、弃之可惜的鸡肋,被放弃了也就再自然不过了。

技术虽然被美国人丢弃,可不代表没有价值。科学发展的道路从来不是一条直线,走的人少了不代表路不通。美国人不要的宝藏,我国却从中看到了巨大的潜力。

我国的“神操作”

在科学研究这方面,我们从来都不屑于完全走他人的老路,虽然美国人认为钍基熔盐堆并不实用,但我们结合本国实情之后却发现,钍基熔盐堆简直是为中国量身定做的宝藏!

原因很简单,我国的钍资源非常丰富,再加上完整的工业体系和核工业基础,搞这个技术简直是天时地利人和!

相比于钍,我们的铀资源在世界范围内算是比较短缺的,相比花大价钱进口铀,还得担心其他国家哪天把铀当时政治武器断供,不如直接利用自家地底下的钍矿,实现能源独立自主,简直一本万利!

钍基熔盐堆发电高效、清洁、安全,而且还几乎零碳排放。这对于我国目前追求2030年碳达峰、2060年碳中和的“双碳”目标简直就是如虎添翼。

从2011年开始,我国重启钍基熔盐堆的研发计划,整合了中科院、各大研究所的力量,开始了一场长跑。

8年后的2019年,咱们就建成了世界首台2兆瓦的钍基熔盐实验堆,这速度让美国人跌破了眼镜,明明是一项不可能完成的任务,却让中国在短短8年内落了地。

2023年,钍基熔盐堆已经获得了国家核安全局的运行许可,开始进行实际测试和调试。我国下一步要在2025年,开建全球首座10兆瓦的钍基熔盐堆核电站,预计2029年建成并投入使用。一旦成功运行,意义不亚于可控核聚变。

钍基熔盐堆对咱们老百姓的好处也不少,我国又在能源独立和安全这方面向前迈了一大步。

用这种堆发电,安全不说还可以大大减少对煤炭和石油的依赖。

一旦我国的发电量更加充足,本就不高的电费可能还有下降的空间,如果能通过钍基熔盐堆改变我们的发电结构。

煤炭的使用量也会大大减少,环境污染问题会直接得到解决,空气更加清新,雾霾天也可能越来越少。普通人的生活品质无形中就会大幅提高。

钍基熔盐堆在成熟运用还能在军事上带来巨大突破!我们现在虽然有了三个航母战斗群,也有了四川舰这个顶级大杀器,但是我国到现在为止还没有列装核动力航母。

如果我们用钍基熔盐堆替代传统的铀基堆,反应堆的体积会更小、功率更大、能源效率也更高。

这意味着咱们的核动力军舰能在海上行驶更长时间,不用频繁加油或更换燃料。舰艇的出勤率大大提升,维修周期缩短,战斗效能将会远超美国航母。

钍基熔盐堆的使用,让核动力舰艇变得更安静、更难被探测,如果运用到潜艇上面简直是无敌加成。靠着钍基熔盐堆带来的持久动力和高效能源,未来我们的航母战斗群可以直接开启“全球打击”模式。这不仅是海军作战能力的大跃升,更是我国海上力量迈向蓝水海军的重要一步。

如果将钍基熔盐堆运用到航天领域,也会让我国本就领先于世界的航天能力更进一步,在航天科学家的眼里钍基熔盐堆,有可能成为未来深空探索和星际航行的理想动力源。

也许在不远的将来,我们的火星探测器甚至是载人火星飞船,都会搭载着微型钍基熔盐堆,带着人类探索更远的星球。

结尾

钍基熔盐堆可不仅是一个能源技术的突破,它更像是打开未来大门的钥匙。从能源到军事,从环保到航天,钍基熔盐堆技术的影响是全方位深层次的。

一旦全面铺开,我们不仅能实现能源独立,大幅减少环境污染,还能助力我国海军进入全核动力时代,让我们的航母、潜艇走得更远更久。不仅如此,在全球能源竞争和新能源技术博弈中,我国凭借钍基熔盐堆技术,也将占据重要的一席之地。

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