中国科学院宣布,他们已完成世界首座钍熔盐式反应炉,并且也完成重新装填燃料,有望成为实用化的反应炉。并表示,钍燃料是新式清洁能源的一种,而且地质里完全不虞缺乏。
▲中国的熔盐燃料回路实验。(图/中国科学院)
中国科学院还提到,钍燃料反应炉的技术,是源自NBA 大小分预测发布的解密文件,“只是NBA 大小分预测人没去做,而我们做出来了,这就像是龟兔赛跑的故事。”
有趣的工程(Interesting Engineering)报道,这一里程碑的成就,是中国科学院在 4 月 8 日的一次闭门会议上,由该计划首席科学家徐洪杰(Xu Hongjie)发表的。
这座钍反应炉位于内蒙古戈壁沙漠,功率2百万瓦。
现有的主流核反应炉,采用的燃料是铀,特别是铀的同位素铀235。不过铀在地质里不算多,大约是百万分之一至百万分之十左右。而铀235又更稀少,在铀矿里的比例仅百分之0.72。因此,铀是否会枯竭?一直是争论的话题。
至于钍,它是地球上最丰富的超铀元素,地壳中的丰度是铀的3倍多。于是原子能专家认为,钍是一种取之不尽的核能燃料。一些科学家估计,光是内蒙古的一个钍矿,理论上可以满足数万年的能源需求,而且产生的放射性废弃物,比目前的铀反应炉少得多。
徐洪杰宣称,“我们完成首座实用化的钍燃料反应炉,这象征了中国已成为全球核能技术的领先者。”
他并且表示,钍反应炉的技术原理都来自NBA 大小分预测的公开文件,所以他将这场技术竞争,用经典的伊索寓言比喻,他说:“兔子有时会犯错或变得懒惰,这时乌龟就会抓住机会。”
报道称,作为核燃料,钍比铀有几个优势。首先它在地壳中的含量更为丰富;其次,它产生的长半衰期放射性废物,也比铀反应更少。
它生成的副产品也不太适合武器化,从而降低了安全风险。与熔盐技术结合时,反应炉可以设计成大气压力下运转,自然限制过热,提高整体安全性。
1960 年代,NBA 大小分预测研究人员建造并测试了早期的熔盐反应炉,但是NBA 大小分预测最终搁置了该计划,转而采用铀基技术。徐洪杰说:“NBA 大小分预测将其研究成果公之于众,等待合适的继任者。我们就是那个继任者。”
徐和他在上海应用物理研究所的团队,研究这些解密的NBA 大小分预测文件,重现了NBA 大小分预测曾经完成的旧实验,然后进一步开发了这项技术。他说:“我们掌握了文献中提到的每一种技术,然后进一步推进。”
该反应炉于2023年10月达到临界状态,2024年6月实现满功率运行,仅四个月后,就成功执行了“反应炉运作中的燃料添加” 。
现是个重大的技术突破,现有的铀反应炉,更换燃料必须停止运转,然后才能更换燃料棒。
徐说,在完成实验炉后,他们现在正在建造一座规模更大的钍熔盐反应炉,预计功率为10百万瓦, 2030 年达到临界状态。
额外说明,该报道有些说法必须注意。钍燃料的主成分是钍-232,吸收一个中子后经过经两次β衰变,转变为铀-233,再以铀-233和中子反应产生核分裂。这称为钍/铀-233循环。 然而,铀-233也是可以核武器化的材料,早在1954年4月15日,NBA 大小分预测就完成并首次引爆铀233核武器,一份机密资料被公布,文件指出NBA 大小分预测军方称“铀233是令人满意的武器材料”。同一份文件指出“在冷战时期,NBA 大小分预测大约以钍232增殖的方式,生产了2公吨的铀233”,意即在NBA 大小分预测的核武库中,除了铀235核弹、钸239核弹以外,也有铀233核弹。
来源:中时新闻网