可供全球使用百萬年的清潔核能,其實早在冷戰時就已研發出來了!
是的,雖然還是核能,但比現在的核熱電要清潔很多,因為它產生的核廢料半衰期只有幾百年,遠低於現在熱核電站廢料的幾百萬年半衰期,300年後這種核反應堆廢料的輻射僅剩下1/10000,500年內即可降到天然鈾原始礦石輻射的水平以下。而且發電效率可達45%-50%,高於現在熱核電的35%左右。
這種核反應堆名為「液態氟釷反應堆」,它其實並非什麼最新的技術,而是早在冷戰時期就被美國發展出來的技術,只是因為對於發展核武器沒好處,不能提高美國的核威懾,於是被美國政府砍掉了項目經費後停止了研究。上圖就是1968年美國專家坐在當時美國「液態氟釷反應堆」控制面板前的照片。
這種「液態氟釷反應堆」在冷戰時期美國試驗性的建成了兩座實驗堆,20世紀50年代,美國飛行器反應堆實驗(US Aircraft Reactor Experiment, ARE)開啟了實驗熔鹽堆的集中研究;20世紀60年代末,橡樹嶺7.4MW熔鹽實驗堆(MSRE)成功運行了5年,證明了熔鹽堆的可行性並完成了熔鹽增殖堆的設計,但可惜後來因為經費問題關停,最後一座在1969年關停,當時的尼克松政府決定僅支持能增值核武器原料鈈-239的固體燃料液態鈉金屬冷卻快增殖堆(LMFBR)。
這種反應堆使用的主要材料就是釷(上圖),根據當時美國傳奇核能科學家Alvin Weinberg的計算,地球上的釷含量如果全用來發電,理論上可供全球使用上百萬年。釷的資源比鈾的更豐富,要多3至4倍,通常見於表層沉積,所以更容易開採更便宜,在尾礦和粉煤灰中也大量存在。
雖然冷戰時期就已經成功使用該技術運行了5年7.4MW熔鹽實驗堆,但實驗堆只是理論上的驗證,是不計成本的,如果要商用,自然會面對成本問題。「液態氟釷反應堆」最大的難題是材料腐蝕,但隨著近年來材料及零部件技術突飛猛進的發展,液態氟化釷反應堆研發開始復甦,法國、美國、印度以及我們中國都正在大力開展「液態氟化釷反應堆」研發。
我們中國是致力於在未來成為核能大國的,這種很有前途的清潔核能自然不會錯過,2011年1月,我國正式將「釷基熔鹽核能系統」確立為「創新2020」戰略性先導科技專項A類先導專項,是我國第四代核電主攻方向,過去幾年來我國一共投入了約18億人民幣用於研究「液態氟釷反應堆」。
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