能源是发展绕不开的话题,而一个好的能源至少要满足两个条件,即清洁和高效,以此看来,核能无疑是其中的佼佼者。
当然,核能也并非完美无缺,一旦发生安全事故,则可能带来难以想象的后果。为了增强核能使用的安全性,进一步提升核能利用效率,各个国家都在不断对核能系统进行更新,目前世界上所广泛使用的核能系统都已经是第三代技术了,且正在向着第四代核能系统迈进。什么是第四代核能系统呢?相比三代核能技术而言,四代技术可谓是一种全面的提升。
(资料图片)
四代核能系统相较之前而言,具有更高的安全性和经济性。
具体一点来说,就是四代核能系统具有防核扩散的能力,所产生的的废物也大幅降低。说到第四代核能系统的备选方案,杜基熔盐堆无疑是当下最优的选择,美国也是早在上世纪40年代便看到了这一点,且早早就开始了研发,不过最终还是被我们抢了先,2021年底的时候,中国钍基熔盐实验堆启动试运行,这是世界上首个钍基反应堆,标志着我国在第四代核能系统研发上已经领先于世界。
钍基熔盐堆与传统的核电站相比,到底有何不同呢?
我们知道核电站的核心原理就是将核裂变可控化,利用裂变过程中所产生的热能来实现发电,反应原料就是我们所熟悉的铀235。而第四代的钍基反应堆不再使用铀,反应原料变成了钍,这对于我国而言具有十分重要的意义。铀235在自然界中的储量是很少的,在铀矿中只占0.7%,而我国的铀矿资源本来就少,这使得长期以来我国的铀矿都要依赖于进口。
相比铀矿而言,我国钍的丰度就要高多了,已探明的储量约为22.42万吨,如果全部用于核反应堆,完全可以满足我国数千年,乃至上万年的能源需求。
相比铀235而言,钍的优势不仅在于储量,还在于反应产物。传统核电站所产生的核废料之中包含有大量的钚239,而钚239是可以用于制造核武器的,这就带来了一定的核扩散风险,而钍的反应产物无法用于制造核武器,所以自然也就更加安全。钍基熔盐堆的另一个优势是易于推广。我们都知道核能清洁且高效,可为什么没有大面积建造呢?因为核电站的建造受诸多因素的制约。
核电站的建造除了要考虑人口密度小、地质灾害少等因素之外,还有一点非常重要,那就是要靠近河流和海洋。
为什么呢?因为必须要保证有充足的冷却水供应,这就在很大程度上限制了核电站的推广。而钍基反应堆就不同了,它只需要很少的水就可以维持运行,所以不需要有源源不断的水源供应,少了这一个条件,可以建造核电站的地方一下就变多了,甚至于荒无人烟的广阔沙漠都可以成为钍基核电站的建造点。
钍基反应堆有这么多优点,而且又是美国先开始研究的,为什么最后会让中国抢了先呢?
美国虽然研制得早,但当时正处于美苏争霸的特殊历史时期,而钍基熔盐堆的研发过程中有很多技术难题,比如熔盐对管道的腐蚀作用、辐照对材料机械性能的影响等等,这在当时都是难以解决的,所以在20世纪70年代中期,这项研究就被搁置了。现在,这些技术难题都以被我们所攻克,乐观一点来估计,在2030年左右,我国的杜基熔盐堆核能系统或许就能够实现商业应用了。
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