科学技术是促进社会发展的重要动力,而能源则是推动科学技术发展的重要支撑。
就在不久前,中国科学院上海应用物理研究所,传出了一个好消息:
中国目前已突破技术瓶颈,将开始着手建设全球首座钍基熔盐堆核电站,计划在2029年投入运行。
根据中国钍资源的储量,相关专家做出预测,至少可满足中国使用两万年之久。
那么,这是否会让中国开启“无限能源”时代?
1、钍资源相较于铀资源有哪些优势?在当今社会,核能资源已经成为一种重要的能源来源。
尤其是铀资源,通过核裂变方式所释放出的巨大能量,为人类提供源源不绝的的电力资源。
目前中国已建设了56座核电站,装机容量可达58218.13MWe,其地位可见一斑。
可随着科学技术的不断发展,人类渐渐发现地球上能够进行核裂变反应的,并不仅仅只有铀资源,还有钍资源。
虽然两者都归类于核能资源,但钍资源却有着铀资源无法比拟的优势。
就拿资源储量来说,钍要比铀多三至四倍,已探明的储量高达637万吨,其中中国储量约为28.6万吨。
尤其是在安全方面,钍资源也要更胜一筹。
钍资源可以通过熔盐堆进行反应,熔盐堆可以简单理解为进行核裂变的一种方式。
即可以通过液态盐和二氧化碳来传递能量,除去了中间没有“水”进行冷却这一环节。
不仅在建设反应堆时消除了地形限制,还大大降低了循环水因设备故障或自然灾害产生泄露,所带来的风险隐患问题。
最后还有在释放能量方面,钍资源也要远远胜于铀资源。
据相关资料显示,一吨钍所释放的能量,至少可相当于200吨铀或是350万吨标准煤。
前诺贝尔奖获得者卡洛·鲁比亚就曾这样说道:
“一块拳头大小的钍金属,至少可以为伦敦提供一星期的电力资源。”
所以说,在未来钍资源的发展前景十分可观,至少完全可以替代铀资源用来发电。
2、中国在钍基熔盐堆取得重大突破最早将钍基熔盐堆进行集中研究的,还要追溯至上个世纪美国的橡树岭国家实验室。
该实验室的研究人员建造了一个功率在7.4MW的小型实验堆,用以模拟固有安全超热钍增值堆的中子“钍芯”。
该反应堆只要热量达到650摄氏度,就可以充当燃料的作用,用来驱动高效热机,就比如燃气轮机。
且反应状态还非常稳定,该反应堆共在橡树岭实验室满功率运载了一年半的时间。
尽管钍基熔盐堆的市场前景十分广阔,有望彻底在未来二十年内解决技术问题并投入使用。
但美国并不重视这一项目,不仅没有提供充足的研究资金,还致使该技术陷入停滞。
值得一提的是,中国也曾在上个世纪七十年代从事这一技术的研究,计划将其作为发展民用核能的起点。
实验过程也非常顺利,不过受限于当时的国情,以及经济、技术水平,对这一领域的研究不得不半道夭折,进而转为轻水反应堆的建设。
但是,鉴于目前三代核电技术的发展已经陷入瓶颈,外加铀资源所带来的风险实在太过巨大,于是世界各国纷纷开始了第四代核电技术的研究。
而钍基熔盐堆作为第四代核电技术的发展方向之一,中国于2011年重启了该技术的研究。
当时,中科院在同年的年度会议上就宣布:未来先进核裂变能——钍基熔盐堆核能系统,就是我国未来的研究重点。
并计划用二十年左右的时间,率先完成钍基熔盐堆的建设应用,为此还制定了诸多目标。
2015年,建成2MW的钍基熔盐堆,并在零功率水平达到临界;
2020年,解决相关技术问题,并在这一领域达到世界领先水平,同时建造10MW的实验堆;
2030年,彻底掌握这一领域的所有核心计划,并让小模块钍基熔盐堆进入产业化,还要建成功率在100MW的实验堆……
为了达成这些目标,武威市不仅极力配合国家的这一目标,还将其列为本市未来发展计划汇总的重点。
之所以会如此,还要得益于钍基熔盐堆所带来的诸多好处。
首先,钍基熔盐堆在进行核裂变反应时,不需要进一步浓缩,其所产生的核废料要远远少于铀资源,其所产生的放射性元素周期仅不到两百年,处理废料的难度与成本将大大降低。
其次,钍在通过熔岩进行核裂变的整体过程是可控的,因为熔岩不仅是钍进行核裂变的燃料,同时又是中断核裂变的冷却剂。
然后,钍元素的化学性质非常活泼,在处于液态的状态下,就能进行核裂变反应。
最后,还有钍基熔盐堆所带来的诸多附加能力,在进行发电的同时,其所剩余的能量还能作用在工业制造,如甲烷重整、以及制氢等方面。
2023年末,中国在第四代核电技术钍基熔盐堆,取得重大技术突破。
不仅在甘肃建设了世界首台功率在2兆瓦的实验堆,还在核动力集装箱船型上运用到了这一技术,得到了挪威船级社的(DNV)的认可证书。
所以,中国目前已经开始着手建设,全球首座功率在60MWt的钍基熔盐堆核电站。
如果钍基熔盐堆核电站,一旦完成商业使用,那么以中国钍资源的储量来说,至少可满足未来两万年的能源需求。
3、钍基熔盐堆核是否会开启“无限能源”时代?首先,这一目标在短时间内根本无法实现。
中国作为世界上最大的发展中国家,每年都要消耗数量庞大的资源。
就以煤炭行业为例,尽管中国近些年来不断大力发展清洁能源技术,仍无法改变煤炭作为中国主要能源来源的事实。
据相关资料统计,中国这些年来的煤炭使用呈现逐年上涨趋势,2023年消耗了标准煤达5.7亿吨,相较2022年上涨了5.6%。
还有石油资源,去年消耗量达到了前所未有的7.56亿吨,相较2022年上涨了9.1%。
可见,中国在未来的能源消费仍以化石能源为主。
但是这并不意味着,中国没有附属于的“无限能源”目标。
饭要一口一口吃,路也要一步一步走。
目前,核能已被中国列为未来中长期的能源发展重点,尤其是钍基熔盐堆技术取得突破,中国在未来将逐步降低化石能源使用的占比。
如在2030年,中国就将核电资源占比提升到10%。
还有在2050年,核能发电总量至少要超过400GW,超过如今全世界核能发电量的总和。
或许你可能会对这一目标产生怀疑,但你却忽视了中国的体制优势。
不同于西方资本主义国家,每隔一段时间更换一届总统,进而改变这个国家的发展方向的国情。
中国却对未来的发展有着明确的规划,就比如说“五年制计划”,就是实现这些规划的具体时间。
如中国的“三步走发展战略”,前两步是不是如期完成?
中国现在已经制定核聚变发展蓝图:2050年实现商用。
参考资料:
1、界面新闻 《中国将建造全球首座钍基熔盐堆核电站》
2、中国能源报 《核能“三步走”,刷新“进度条”》