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40年后重新开始钍盐堆实验

发布时间:2017-8-28 15:31 原作者:杜铭海   来自: 中国核能行业协会

这是1970年代以来第一个钍盐实验


  荷兰核研究与咨询集团(NRG)的科学家们,为满足未来的能源需求,正在回顾上世纪70年代。自1976年以来,NRG团队首次进行钍熔盐堆技术实验,可能导向更清洁、安全的核反应堆,能够在全球范围内提供能源。

佩腾试验堆内部,正在测试的钍盐在闪烁,归因于带电粒子在水中穿行比光速还快


在碳中性经济创造的强大******压力为标志的世界里,核能似乎是一种理想的选择。尽管它声誉良好,核反应堆有卓越的可靠性记录,在建造、运行和寿期之内,产生的碳排放量甚至比风能和太阳能还要低,而且每发一度电的人员死亡率是所有竞争者中最低的。

然而,核能确实有四个重大缺点。首先,动力堆所需的铀稀缺而且加工昂贵。其次,生产核燃料的技术也可以用来制造核武器。第三,老式反应堆设计未必有危险,但灾难性熔毁令人恐惧。第四,没有人提出一个人人都可接受的、长期的核废料处理战略。

 

      

 NRG的科学家为试验,正准备把钍放入佩腾反应堆内


    解决这种问题的一个方法是用不同的易裂变材料取代铀和钚。自上世纪40年代以来,最具吸引力的选择就是钍。与铀不同,钍丰富而分布广泛,不需要铀所需的那种精制的铀浓缩过程,也不容易制造成核弹。此外,钍反应堆固有的安全设计,即使反应失控,也会关闭,而且钍的放射性废物寿命相对较短,几百年内就变得无害。

  主要障碍是钍不能独自达到临界质量。如果有足够的、浓缩到燃料级的铀并把它堆放在一起,释放的中子辐射的数量将会引发连锁反应,使铀原子自持地******。不幸的是,钍无法做到这一点,所以钍燃料必须与铀混合或经外部中子源照射,才能启动反应循环。

  从上世纪60年代到1976年,美国橡树岭国家实验室利用熔解在熔盐内的氟化钍而不是固体燃料元素,进行了反应堆实验。尽管结果很有希望,但这种方法被放弃了。自那以后,印度、中国、印尼和其他国家一直在试验钍反应堆,也在研究利用熔盐燃料的概念,但直到NRG接过“接力棒”,橡树岭的方法才得以恢复。

      

定制的试验设备显示中心的钍盐


  NRG与欧盟实验室联合研究中心(JRC)合作,盐辐照实验(SALIENT)项目是个多阶段的实验,目的是把钍熔盐堆(TMSR)转化为工业规模的能源,并具有商用的可能性。

  据《钍能源世界》宣传组说,这个实验的第一阶段重点在于“去除”钍燃料循环产生的贵金属。也就是说,在钍转化成铀之后,去除在******并释放能量的核裂变过程中产生的那种金属。

  一旦达到这个目标,下一步将确定在TSRM建造中使用的普通材料如何经受得起腐蚀性的高温盐混合物的腐蚀,或找到其他方法,降低维护和运行成本。这些可能包括一种镍合金,叫做哈斯特镍合金(hastelloy),或者钛--(TZM)合金。

       

超纯的钍盐被仔细地放入特殊设计的坩埚内


  最终目标是创建模块化和可扩展的TMSR,以满足当地的能源需求,而且全年每天都24小时供电。此外,使用熔盐意味着反应堆运转的同时可以换料,停机时间大大减少。


依据资料: David Szondy, Thorium salt reactor experiments resume after 40 years, NEW ATLAS, August 24, 2017



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