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從台灣獨居石看中國釷反應堆運轉
2021/10/19 16:10
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從台灣獨居石看中國釷反應堆運轉

 

一、台灣廢核失去了所有核能科技的研發動力 

    福島事故讓反核振振有詞,其實日本發生福島事故的核電站屬於第二代早期型式,目前核電站已進入第四代,種類很多百花齊放,有些是用融鹽當冷卻劑根本不用水冷卻,不會發生爐心熔毀事故非常安全,人類不斷的研究核能科技,一直開發新式核電站,不但可解決溫室效應、能源危機還可協助拓展外太空移民讓人類文明永續,廢核視野狹小,砍斷一切核能新科技實在很蠢。由於核電站愈建愈多,鈾燃料已不敷使用,因此衍生出快滋生反應堆,就是以快中子將不能分裂的鈾238轉變成可分裂的鈽239增加燃料,但此技術尚未推廣。大多數國家都缺少鈾礦,因此需尋找鈾235的替代產品。自上世紀40年代至今,釷一直是最誘人的替代選項,釷-232同位素的半化期較短,經過中子撞擊後可轉換成可分裂的鈾-233。和鈾不同的是,釷儲量豐富、分佈廣泛。它不需要像鈾一樣,經過精細的濃縮;而且不容易製成炸彈。另外,釷反應堆的設計有其與生俱來的安全性,而且,釷的放射性廢物半衰期較短——幾個世紀內就能轉化為無害物質。所以,印度、中國等國都繼續試驗釷反應堆,並嘗試用熔融鹽作為燃料。 

    台灣西南部海域沙洲有許多含獨居石的重砂,獨居石含有少量的放射性釷元素,故被視為重要之國防資源之一。前行政院資源委員會為探明獨居石與鋯石之賦藏情形,曾於1951年成立獨居石礦探勘處,釷被視為有取代鈾成為核能發電燃料的潛力,台灣不產鈾,卻擁有獨居石釷礦,若台灣真的要發展釷燃料核能發電,可作為燃料來源。國內核能研究所曾調查,在嘉義、台南沿海,蘊藏55萬噸的重砂,其中蘊含可提煉釷的「黑獨居石」3萬多噸與「黃獨居石」0.4萬噸,這兩種石頭含有釷,可提煉約0.3萬噸二氧化釷,台灣若不廢核,核工人才可研究釷反應堆技術如中國路在甘肅發展的一樣,有可能實現能源自主。 

二、釷反應堆特性 

    釷礦比鈾況豐富得多,澳大利亞擁有世界上最大的儲量,印度儲量也很多,因此印度很早就在研發釷反應堆。釷與鈾相比有幾個關鍵優勢。來自釷的放射性廢物只需要儲存大約500 年,而鈾則需要數千年。用釷製造武器級鈾也更加困難和耗時。釷反應堆有以下優點:

1、安全

釷的放射性比傳統反應堆使用的鈾要小很多,半衰期更短,所以釷反應堆的反應速度更慢,發生嚴重事故的機率也更低,安全性相對更高一些。

2、廢料

釷反應堆產生的核廢料較少。

3、地點

釷熔鹽反應堆的冷卻劑是複合型氟化鹽,不像鈾反應堆或輕水反應堆那樣,需要使用大量的水,所以它不需要像傳統核電站那樣,建到江河湖海的旁邊,向我國的內陸地區,例如西部的沙漠、山區,甚至是高原等地區,都可以建這種反應堆,對地點的包容度更強。

4、能量

1噸釷能夠提供相當於200噸鈾、或者350萬噸煤所提供的能源,目前世界已知的釷儲量至少能夠為全世界提供1萬年的能源支持。所以,釷反應堆有機會緩解人類世界即將到來的能源危機,對於任何國家來說都是非常重要的戰略方向。另外,發展釷反應堆還有幾個更重要的意義:

1、避免被卡脖子

釷廣泛分布在地殼中,中國的釷資源也相對比較豐富,中國大陸已探明的釷儲量為286335噸,足可支撐中國能源需求5000年。相比之下,鈾儲量就少很多。若鈾消耗光了,就必須依賴進口,也就存在被卡脖子的風險。

2、技術

中國於2011年,開啟釷基熔鹽堆的研究,2018在上海市核學會成立40周年紀念大會上,中國科學院先進核能創新研究院院長徐洪傑表示,中國已在實驗室規模全面掌握此領域的核心技術,將於2030年後在全球率先實現商業應用。

3、場景

隨著我國科技水平的不斷發展,未來釷反應堆將會有更多的應用場景。例如航空航天。目前的核電技術是很難應用到宇宙飛船上的,並且危險係數極高。而釷反應堆可以小型化,安全性高,兼容性更強,是可以應用到宇宙飛船上的。這樣將會讓我國的太空飛行器擺脫飛行半徑的束縛,可以前往宇宙更遠的地方進行科學研究。還有計劃中的中國月球基地,鸞鳥大型空天戰略載機平台等等,都是需要強大和持續的能源系統支撐。 

三、中國的釷反應堆發展 

   上海原子核研究所早在1971年和1973年分別建成可零功率熔鹽堆和水堆,用於開展釷基燃料實驗,此後研究一直沒有中斷。2011年,中國科學院啟動了“未來先進核裂變能”戰略性先導科技專項,釷基熔鹽堆核能系統作為其兩大部署內容之一,此計劃分為三步走:

1、2011-2015年,起步階段,建立一個2MW釷基熔鹽反應堆。

2、2016-2020年,發展階段。全面解決科學和技術問題,達到世界領先水      平,建成10MW釷基熔鹽反應堆。

3、2020-2030年,成熟階段。解決系統集成問題,實現小型模塊化熔鹽系統的產業化。建成100MW的示範性工程。

第一步,就將項目落地在甘肅省威武市目前已經竣工,是運行的首個熔鹽反應堆,也是世界首個釷反應堆。功率雖然只有2MW,但是可以為約1000住戶提供電能。外媒評價中國的測試受到密切關注,中國人或將徹底改變核電工業。中國的技術突破包括使用新型材料解決燃料鹽對管道的腐蝕作用,製造出了耐中子輻照性能的管道材料。 

    中國將在未來建造更大規模的釷反應堆,實現商業化發電,同時掌握了一項第四代核電技術。這種反應堆比現有的利用鈾-235的反應堆性能更加先進,不僅可以實現小型化,研發出足以裝在汽車上的微型反應堆,產生的放射性污染也比現有反應堆小得多,對此美日等國都很羨慕,雖然西方國家也在開發這種先進反應堆,但他們還沒有取得太大突破,讓中國成為了世界第一。根據上海應用物理研究所,較長期的計劃是開發一系列小型熔鹽反應堆,每個反應堆可產生100 兆瓦的能量,足以供約10 萬人使用。熔鹽反應堆不像傳統核電站需用水冷卻,因此可以建在沙漠地區,例如中國人口稀少的西部地區。據報導,第一批使用新技術的商業工廠計劃於2030 年上線。中國有51座輕水堆核電站,武威的核反應堆將是第一座實驗釷反應堆。專家表示,中國是第一個嘗試將該技術商業化的國家,它有可能生產相對安全和廉價的核能,同時產生的極長壽命的放射性廢物比傳統反應堆少得多。釷比鈾豐富得多,因此在100 多年後,當鈾儲量開始耗盡時,它將成為一項非常有用的技術。中國能源研究所的姜克軍表示,這些反應堆是幫助中國在2050 年左右實現零碳排放目標的技術之一。




 

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迴響(2) :
2樓. 摸 象 或 (不?) 著 木目
2021/11/06 23:15
該文寫得很好,但未涉及技術細節,印度也在發展釷堆但未具體進展,中國核能科技突飛猛進,台灣傻傻廢核自我與高科技切割! 何偉2021/11/06 23:44回覆
1樓. 摸 象 或 (不?) 著 木目
2021/10/20 10:50
讚啦 何偉2021/10/20 11:48回覆