满足2万年能源需求?中国突破"无限能源":将开建全球首座钍熔盐堆

李依谈事 2024-08-01 14:48:45

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核电站热功率为60兆瓦,2025年开工,全球唯一实验性钍基熔盐实验堆。

专家更是放言估计,一旦投入使用,将供中国人使用2万年,实现真正的无限能源,这是真的吗?中国这项突破又将对能源领域带来哪些影响?

无限能源,或已来临

对于无限能源,好像一直出现在科幻电影当中,就拿中国电能举例,2020年,中国一年消耗72255亿千瓦时,到了2021年,这一数字直接飙升至83128亿千瓦时。

目前这个数字还在随着时间的推移越来越庞大,但问题是,世界上的能源是完全有限的,不论是石油也好还是其他能源也好,都会有用尽的时候。

并且,这也不单是中国自己面临的问题,全世界各国都面临着同样的问题,为此全世界一直在努力寻找突破局限的各种办法,但效果甚微。

但近期,中国科学界却传出了一条比较重磅的消息,中国将会建设全球第一个钍基熔盐堆的发电站,这一消息犹如惊涛骇浪,在科学界掀起了涟漪。

这一项目的牵头单位为中国科学院上海应用物理研究院,而选址则是在甘肃武威周边的一个戈壁滩上,这项成就之所以会引起这么大的反响,主要原因就是中国又一次完成了一项认为不可能突破的事情。

根据介绍,钍虽然很早被科学家们发现,美国还曾想利用钍在能源方面取得突破,但是最后却以失败告终,但是这一难点却被中国突破,这一意义影响深远。

官方报道称,钍基熔盐堆将会在2025年的时候开始建设,大概在2029年开始投入运行,这一钍基熔盐堆建成后的功率大概在60MW,届时将会推动一台10WM的发电机组工作。

而剩余的热能又可以产生氢气,应用在清洁能源中,可以说钍基熔盐几乎不会浪费太多热能。

而在2030年以后,中国将会开始以此为基点,建设100MW以上的商业钍基熔盐。

从中国目前存储的钍来说,专家预估钍基熔盐堆项目可以为中国源源不断的提供2万年的能源,但真正实现无限能源,钍基熔盐究竟有何魅力,让中国爱不释手,又让中国突破万难也要突破?

钍熔盐堆,成果显著

其实去年,中国已经建成了一个比较小的钍基熔盐堆,目的是为了检测钍基熔盐堆的各项数据,从官方发布明年将要建设正式的钍基熔盐堆来看,小试牛刀的结果应该很理想。

钍基熔盐堆是核反应堆中的一种,主要是利用重核裂变,把钍元素中的原子核的能量释放出来,然后通过加热介质的方式,形成动力,也就是我们所说的能源。

一般的反应堆,我们用到最多的元素就是铀,但是由于在铀的提取中会出现铀235和铀238,并且反应堆是凭借碰撞去产生裂变,而铀在发生裂变的过程中并不好控。

尤其是铀235,由于释放的中子能量比较大,在实际反应中,很难碰撞到其他的原子核,这也导致了裂变效率的大幅度降低。

为了克服这一问题,之后又出现了减速剂,进而控制铀235的中子速度,像是轻水堆利用的是让水在反应堆加热过程中形成蒸汽,然后推动蒸汽轮机工作。

不过在这个过程中由于有放射性物质的产生,是比较不安全的,后来又出现了重水堆,虽然能够避免放射性的问题,但其释放的热量又会产生氦气,氦气又易燃,危害性也极大。

而钍基熔盐堆的研发,恰好弥补了以往反应堆中的缺点和弊端,钍基熔盐利用的是液态盐和二氧化碳来传递热量,在整个裂变的过程中不需要冷却环节。

这一设计有效提高了能源利用率,并且安全性也有了保障,像是在钍基熔盐发生异常的时候,液态燃料会第一时间流到安全容器,避免泄露。

并且钍在储量和能源潜力方面,要比铀表现出来的更为出色,像是一座钍基熔盐堆输出的能源几乎要用200座铀反应堆才能比拟。

当然,钍基熔盐堆完整的工作看似简单,实则真正操作起来并没有这么容易,像是钍基熔盐腐蚀性问题就很难突破,这也是为何前文提到美国最后以失败告终的主要原因之一。

不过,在这一过程中,中国的科学家们并没有放弃,并且现在突破性的进展,让中国再一次站在了世界的前沿地位,是其他国家无法企及的。

巧妙设计,利好凸显

中国科学家在突破钍基熔盐堆的研究过程中,可谓是煞费苦心,为了解决核裂变中的一系列问题,将整个熔盐堆全部放在一条管道当中运行。

这一设计解决了换热难、无法更换核燃料、杜绝泄露等多个难点,当然,能让科学家们有如此大胆的举措,还要得益于钍基熔盐堆自身的安全性。

钍基熔盐堆不需要浓缩,这使放射性元素的周期缩短了200年,而不需要加压,有效避免了堆心熔毁的风险,最重要的是熔盐堆不需要太多的水做慢化剂。

日本核污水的排放是怎么来的大家都知道,就是因为他们有太多无法处理的核废水,而这些水就是在冷却过程中形成的。

熔盐堆除了这些优势外,多样化也是最显著的一个特点,它可以应用在很多其他的领域,像是工业制造等等,再加上中国拥有全球30%的钍,这项实验可以说是利国利民的大业。

从中国科学家开始研究钍基熔盐堆项目,到现在通过中国国家核安全局的认证,再到即将投入建设,其中的每一步既辛苦,又让人骄傲,这便是让世界瞩目的中国。

未来的科研之路上,中国一定还会取得更多的成就,展翅翱翔。

参考资料:

自主第四代先进核能研发迎重要节点:甘肃钍基熔盐实验堆获运行许可——澎湃新闻

钍基熔盐实验堆于甘肃武威建成,上海建工将与中科院上海应物所继续深入合作——上海市人民政府

中国即将开建全球首座钍基熔盐堆核电站——俄罗斯卫星通讯社

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李依谈事

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