2021年9月10日，Nature報(bào)道說(shuō)中國(guó)將測(cè)試釷熔鹽核反應(yīng)堆，如果成功了，將會(huì)是核電的春天，有助于碳中和的實(shí)現(xiàn)。
首先，這次用的原料是釷而不是鈾。天然的金屬釷只有微弱的放射性，儲(chǔ)量很豐富，比鈾多，釷是稀土開采的廢料，屬于廢物利用。釷在反應(yīng)堆中受到輻照時(shí)，會(huì)吸收中子形成鈾，進(jìn)而可以用于核裂變。
其次，熔融鹽核反應(yīng)堆也是裂變反應(yīng)堆，和普通的核電站原理是一樣的。因?yàn)槿毡竞穗娬臼鹿暑l發(fā)，大家談核色變，覺(jué)得核電站很不安全。需要強(qiáng)調(diào)的是普通核電站是用水做冷卻劑，會(huì)有大量的核廢水；這次熔融鹽反應(yīng)堆中，熔融鹽吸收熱量后傳遞給水，再帶動(dòng)渦輪機(jī)發(fā)電，這個(gè)過(guò)程沒(méi)有核廢水，很硬核，很安全！
下面這幅圖是普通的核電站原理圖，核裂變產(chǎn)生能量，水做介質(zhì)，將能量帶給渦輪機(jī)來(lái)發(fā)電。
如圖3，熔融鹽核電站結(jié)構(gòu)類似，亮點(diǎn)是用熔融鹽做冷卻劑，然后帶動(dòng)渦輪機(jī)發(fā)電。這種核電站有至少四個(gè)優(yōu)點(diǎn)：
1）熔融鹽可達(dá)到的溫度更高，發(fā)電效率更高；
2）熔融鹽沒(méi)有很大的蒸氣壓，可以減少炸鍋的發(fā)生；
3）熔融鹽可以循環(huán)使用，幾乎沒(méi)有核廢料（如果有，也可以打包了：能包容放射性物質(zhì)千年以上！我國(guó)核廢料固化能力獲重大突破）；
4）如果堆芯真的溫度過(guò)高，閥門會(huì)被融化，使燃料和熔融鹽緊急流入排放罐。
這項(xiàng)技術(shù)始于美國(guó)上世紀(jì)60 年代橡樹嶺實(shí)驗(yàn)室建造的釷反應(yīng)堆，但最終放棄，此次國(guó)內(nèi)復(fù)刻了這個(gè)反應(yīng)堆，同時(shí)基于現(xiàn)有的科技和工業(yè)技術(shù)，改進(jìn)了原有設(shè)計(jì)。圖4的反應(yīng)堆可能還需要幾個(gè)月的時(shí)間才能全面運(yùn)轉(zhuǎn)，還有很多不確定因素，比如熔鹽泵故障、管道腐蝕或堵塞等，但科學(xué)家還是對(duì)成功抱有希望！
圖4. 甘肅省武威建成的實(shí)驗(yàn)堆
如果安全又高效的熔融鹽反應(yīng)堆成功，那么煤炭鍋爐將被取代，期待那一天的到來(lái)！
1. doi: https://doi.org/10.1038/d41586-021-02459-w
2. https://mp.weixin.qq.com/s/lk4MvXHZcFWtvxb_gjvd-w
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