消除核恐,助力碳中和!Nature报道中国将测试熔融盐核反应堆

2021年9月10日,Nature报道说中国将测试钍熔盐核反应堆,如果成功了,将会是核电的春天,有助于碳中和的实现。
消除核恐,助力碳中和!Nature报道中国将测试熔融盐核反应堆
图1. 金属钍
首先,这次用的原料是钍而不是铀。天然的金属钍只有微弱的放射性,储量很丰富,比铀多,钍是稀土开采的废料,属于废物利用。钍在反应堆中受到辐照时,会吸收中子形成铀,进而可以用于核裂变。
其次,熔融盐核反应堆也是裂变反应堆,和普通的核电站原理是一样的。因为日本核电站事故频发,大家谈核色变,觉得核电站很不安全。需要强调的是普通核电站是用水做冷却剂,会有大量的核废水;这次熔融盐反应堆中,熔融盐吸收热量后传递给水,再带动涡轮机发电,这个过程没有核废水,很硬核,很安全!
下面这幅图是普通的核电站原理图,核裂变产生能量,水做介质,将能量带给涡轮机来发电。
消除核恐,助力碳中和!Nature报道中国将测试熔融盐核反应堆
图2. 核电站原理图
如图3,熔融盐核电站结构类似,亮点是用熔融盐做冷却剂,然后带动涡轮机发电。这种核电站有至少四个优点:
1)熔融盐可达到的温度更高,发电效率更高;
2)熔融盐没有很大的蒸气压,可以减少炸锅的发生;
3)熔融盐可以循环使用,几乎没有核废料(如果有,也可以打包了:能包容放射性物质千年以上!我国核废料固化能力获重大突破);
4)如果堆芯真的温度过高,阀门会被融化,使燃料和熔融盐紧急流入排放罐。
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图3. 熔融盐核电站原理图
这项技术始于美国上世纪60 年代橡树岭实验室建造的钍反应堆,但最终放弃,此次国内复刻了这个反应堆,同时基于现有的科技和工业技术,改进了原有设计。图4的反应堆可能还需要几个月的时间才能全面运转,还有很多不确定因素,比如熔盐泵故障、管道腐蚀或堵塞等,但科学家还是对成功抱有希望!
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图4. 甘肃省武威建成的实验堆
如果安全又高效的熔融盐反应堆成功,那么煤炭锅炉将被取代,期待那一天的到来!

参考资料

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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