够中国用20000年!中国第4代“钍反应堆”将投产,安全性领先全球

钟铭聊科学 2023-06-20 00:01:20

2000年,美国拉着十几个国家,100多位专家,一起开了一个会。在这场会议上,确立了未来核电技术的六条发展路线,它们分别是:熔盐堆、超高温气冷堆、超临界压水堆、气冷快堆、铅冷快堆、钠冷快堆,它们最大的特点就是不像传统核反应堆那样需要用“水”来冷却,突出的就是两个:安全。

虽然技术路线提出来了,但是20多年来,没有一个国家实现了第四代核技术,直到中国宣布实现了“熔盐堆”这条路线,这就是在甘肃省武威市建设的“钍基熔盐核反应堆”,这种核电站不需要依靠水源,安全性领先全球,真正实现了网络上常说的那句话:美国当年吹过牛,被中国实现了。

这也引来全球行业内人士的关注,顶级期刊《nature》还进行了报道。

“钍基熔盐核反应堆”,指的是利用“钍”作为核燃料,依靠“复合型氟化盐”作为冷却剂,进行核裂变提供能量的反应堆,被认为是人类在实现可控核聚变之前的能源终极解决方案。为何这么说呢?

“钍”作为核原料来说,比“铀”的优势大多了,“钍”已探明的储量是“铀”储量的3倍,足够全人类使用几千年。在同等条件下提供的能量也更多,一吨“钍”燃料经过闭环使用,提供的能量相当于200吨的“铀”。而我国“铀”储量少,需要进口,虽然整合了全球供应链,暂时没有断“铀”的可能性,但也要防患于未然。与之相反,我国“钍”的储量非常多,已探明的储量达到了30万吨以上, 用诺贝尔物理学奖获得者卡罗卢比亚的话来说就是:

按照目前的电能消耗来算,如果用钍来进行发电,中国钍的储量能够保证未来许多个世纪的发电供应,大约可以使用两万年。

除此之外,“钍熔盐堆”还更加安全,几乎不太可能会发生核泄漏事故,核废料也要少得多。同等条件下,“钍熔盐堆”产出的核废料,还没有传统核反应堆产出核废料的千分之一多。传统核电站发生事故时,会产生氢气发生爆炸,而“钍熔盐堆”发故障时,装置底部的冷冻塞会融化,于是复合型氟化盐带着核燃料就流进了底部的应急储存罐中,此时核反应就会停止,不会出现超高温,也不会爆炸。

那么问题来,“钍基熔盐核反应堆”有这么多的优势,明明是美国人先搞的这项技术,也是他们先提出来了,为何偏偏是中国实现了?印度也搞了几十年,为何到现在也没有做出来呢?还有,这项技术能不能小型化,作为核动力航母的“心脏”?

话说在上世纪50年代,美国就想建造“核动力飞机”,希望通过这种飞机携带核武器,来对敌方进行核轰炸。当时在设计“核动力飞机”时,动力就是“钍熔盐堆”。只是没想到在1957年,苏联突然成功试射了洲际导弹,这一下子让“核动力飞机”失去了存在的意义,项目被迫取取消。不过,“钍熔盐堆”这项技术,被美国下树岭实验室转而去做民用核反应堆,并在1965年,建设了全球第一座“钍熔盐堆”。

从各项数据指标来看,这个“钍熔盐堆”还处于第一代核电技术,而且还未来得及转到商用,就被迫停止研究。这是因为当时美国要研制核武器,而核武器使用的核原料是:铀-235,使用“钍”仅仅能转化成铀-233,无法转化成铀-235。

因此,美国决定砍掉和“钍”有关的核反应堆研究,转而研究“铀”反应堆。搁置之后,就一直到了2000年,美国拉着各国开会,他们才发现原来他们放弃的技术,竟然可以作为第四代核反应堆的技术路线。只不过,此时的美国由于制造业转移到其他国家,用电需求的增量市场并不可观,如果贸然选择研究第四代核电技术,即便是真的做出来,也可能没有市场承接,那前期大量的研发资金也就都浪费了。因此,客观地说,美国的资本家们并没有那么迫切地想要研究第四代核电技术。

在美国搁置研究的过程中,印度由于国内“钍”储量丰富,在其原子物理学家的倡导下,从上世纪50年代就以“钍”为核原料,历经近70年,在国内建设了60多核电站。只不过这些核电站的技术,最好的也就是三代核电站的技术。

那么阻拦各国,研发第四代“钍基熔盐核反应堆”的技术难点,到底是什么呢?

由于这种反应堆需要使用“复合型氟化盐”,腐蚀性极强,这就意味着传输管道需要在高温、高应力和高辐射环境下,保持稳定性,尤其是耐腐蚀能力。所以,这就对管道材料提出了非常高的要求。

我国中科院金属所熔盐堆结构金属材料研究团队,在2014年攻克了这个世界级难题,成功研发出了可以用于“钍基熔盐核反应堆”的金属材料“GH3535合金”,这相当于扫除了拦路虎。

没有了这一层阻碍,我国很快就在2018年开始了“钍基熔盐堆核能系统”的建设,并在2021年建成,启动运行。今年6月,国家核安全局正式为该项目发放了运行许可证,这意味钍基熔盐堆核能系统”即将正式投入运营。

按计划,我国预计将要在2030年前后,在全球率先实现“钍基熔盐堆核能系统”的商业化,并逐渐大规模推广“钍基熔盐堆核能系统”。

理论上,如果能够把“钍基熔盐堆核能系统”小型化,提高核燃料,并且转成军用,还是有可能作为航母的“心脏”的。

但我们也要知道的是,传统核反应的小型化,我们都还没有走出来,现在“钍基熔盐堆核能系统”也只是刚刚做出了2兆瓦功率的核反应堆。而航母“心脏”所需的功率起码要高于1000兆瓦,就拿尼米兹级航母来说,采用的是“A4W反应堆”,单台功率达到了550兆瓦,是武威“钍基熔盐堆核能系统”功率的275倍,这个反应堆体积如此之大,航母根本放不下了。

虽然理论可行,但第四代“钍基熔盐堆”,我们也是刚刚起步。还有很长的路要走,还不如先用“铀反应堆”小型化来做航母“心脏”,这样的技术路线更加成熟一些。

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评论列表
  • 2023-06-20 10:25

    现在是小规模实验堆,说明核心技术已经稳定可靠可用,一些外围细节实现还需要打磨,所有方面都妥当通过验证方可开启大规模商业化

  • 2023-06-20 11:26

    喜大普奔!!!✊✊✊

  • 2023-06-20 08:15

    你文章说够用几千年,标题怎么写20000年?不是已经试验过了,为什么又准备试验?

    张文辉teg 回复: 有没有答案
    哦,这个意思
    有没有答案 回复:
    全球储量够全球使用几千年,我国储量够我国使用20000年
  • 2023-06-20 12:24

    只提优点不提缺点就是耍流氓。钍基堆的缺点也很明显的

    炊烟 回复:
    两权相害取其轻
  • 2023-06-20 17:22

    安全电能就是印钞机,快速大力推广商用利国利民!!

  • 2023-06-20 18:08

    读这篇文章的小伙伴们,有多少人以为这个字念du[笑着哭]

  • 2023-06-20 12:52

    小心间谍内鬼

  • 2023-06-20 06:43

    注意保密!

  • 2023-06-20 17:28

    很好,钍基熔盐核反应堆已初步研发成功,可喜可贺[赞][赞][赞],但要注意高度保密!

  • 2023-06-20 13:30

    电价还不是要涨?电网还不是要亏钱?

    wangpeng 回复:
    实话实说,电价起码二十年没涨过了!
    擦肩的幸福 回复:
    别搭理这个憨货
  • 2023-06-20 09:29

    很好,再研究,再发展。

  • 2023-06-20 14:42

    我以为和稀土一样,出口卖钱[大笑]

  • 2023-06-20 18:19

    越南人民可以用上更便宜的电价了

钟铭聊科学

简介:一本不正经的文案狗...