釷基熔鹽堆屬于我國第四代先進(jìn)核能技術(shù),被稱作人類實(shí)現(xiàn)核聚變前的終極能源方案,能夠解決當(dāng)下裂變反應(yīng)堆面臨的一些問題和難題。
有關(guān)專業(yè)人士表示,釷作為一種核燃料,是未來核能利用的主要發(fā)展方向。而安全問題對于當(dāng)今世界裂變反應(yīng)堆核電站至關(guān)重要。核反應(yīng)堆具有放射性,一旦發(fā)生爆炸,放射性便會擴(kuò)散,給人類的生命健康造成嚴(yán)重危害。相比于當(dāng)下常規(guī)核電站中的輕水反應(yīng)堆,釷基熔鹽堆具備什么特點(diǎn)和優(yōu)勢?
釷基熔鹽堆具有諸多安全特性。 釷基熔鹽堆將熔化的氟化鹽作為載熱工質(zhì),氟化鹽在常溫下為固態(tài),隨著溫度升高變成液態(tài),當(dāng)溫度達(dá)到1000℃及以上則變成氣態(tài)。由此可見,液體的熔鹽只需要提升溫度便可以獲得。此時,反應(yīng)堆的放射部分處于常壓狀態(tài),容器即便被燒穿也不會發(fā)生爆炸。釷基熔鹽堆反應(yīng)皿底部有一個凍結(jié)塞,當(dāng)反應(yīng)堆的堆芯超過預(yù)設(shè)溫度,凍結(jié)塞便會溶解,反應(yīng)堆里含有放射性的熔鹽則會從洞孔全部流入到應(yīng)急儲存罐中,此時核反應(yīng)自動停止運(yùn)行,熔鹽逐漸冷卻變成固體。固態(tài)鹽不會擴(kuò)散,其攜帶的放射性物質(zhì)既也不容易泄露,也不會與水源接觸導(dǎo)致污染。
而輕水反應(yīng)堆將水作為熱載體,水加熱到100℃會沸騰,通過加壓可將水的沸點(diǎn)提高,此時含有放射性元素的部分處于高壓狀態(tài)。高壓容器容易被破壞和爆炸,一旦發(fā)生爆炸,大量放射性物質(zhì)便會以氣態(tài)的方式擴(kuò)散到空氣中,或以液態(tài)的方式流到地下擴(kuò)散,這兩種擴(kuò)散方式十分致命。此時,核反應(yīng)堆出現(xiàn)破壞之后尚未停止運(yùn)行,需要用水來冷卻,并產(chǎn)生出核廢水。
釷基熔鹽堆的核廢料比現(xiàn)有核電站的核廢料放射性更低、半衰期更短,后處理更加安全,不像傳統(tǒng)反應(yīng)堆產(chǎn)生的核廢料存在核擴(kuò)散風(fēng)險。此外,釷基熔鹽堆還能夠建在地面10米以下,有利于防御恐怖破壞和戰(zhàn)爭襲擊。
釷基熔鹽堆經(jīng)濟(jì)性更好。 從原理上來看,釷基熔鹽堆的反應(yīng)皿使用的是耐腐蝕耐高溫的常溫容器,而輕水反應(yīng)堆使用的是高壓容器,高壓容器比常容器制造難度更大、成本更高。同時,現(xiàn)有核電站需要用到大量的水,而釷基熔鹽堆不需要大量用水,也在一定程度上節(jié)約了成本。從核廢料的后處理來看,釷基熔鹽堆相比輕水反應(yīng)堆要便宜很多。
釷基熔鹽堆更加高效和緊湊。 釷基熔鹽堆發(fā)電效率為45%-50%,高于常規(guī)核電站中的輕水反應(yīng)堆。此外,釷基熔鹽堆的堆芯結(jié)構(gòu)較為簡單,可以設(shè)計(jì)成具有較高功率輸出的小型反應(yīng)堆。
釷資源更加豐富。 與當(dāng)下核反應(yīng)堆普遍使用的核燃料鈾相比,釷的資源十分豐富。據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)顯示,目前地殼中釷的探明儲量約為鈾的3至4倍。我國鈾儲量有限,且多為貧鈾礦,但釷的儲量極為豐富,我國釷鈾儲量之比約為6:1,已探明的釷工業(yè)儲量超過28萬噸,僅次于印度,居世界第二位。同時,分布在20多個省和地區(qū),其中,內(nèi)蒙古包頭白云鄂博礦區(qū)是我國釷資源儲量最多的地區(qū)。
諾貝爾物理學(xué)獎獲得者卡羅·盧比亞曾表示,如果用它(釷)來發(fā)電,按照目前的電能消耗來算,中國釷的儲量能夠保證未來許多個世紀(jì)的發(fā)電供應(yīng),大致可以使用兩萬年。