文章图片
文章图片
文章图片
文章图片
文章图片
文章图片
对于核电站的建设 ， 全球有一个共识 ， 那就是必须临近水源 。 因为核电站在运行时会产生大量的热能 ， 需要用水进行冷却 。 因此西北荒漠地区 ， 始终与核电无缘 。 但由液态钍而非铀提供燃料的无水核反应堆的出现 ， 改变了这一现状 。
这种无水核反应堆被称为熔盐反应堆（通常缩写为 MSR） ， 与使用固体燃料棒驱动的常规核电站不同 ， 它的冷却剂和燃料是熔融态的混合盐 。 这一概念其实自上个世纪40年代以来就一直存在 ， 由压水堆概念的提出者Alvin·Weinberg提出 ， 他同时也是美国橡树岭国家实验室(ORNL)的第一任主任 。 设想中 ， 该系统使用石墨作为慢化剂包裹熔融盐 ， 激发链式反应产生热量 ， 然后制造蒸汽为涡轮机提供动力 ， 从而发电 。
上图：核燃料与冷却剂都是以液态混合为一体方式存在
由于熔融盐可以在大气压下达到1000多度并保持液态 ， 因此该系统可在低压下运行 ， 能降低机械应力 ， 提高安全性 。
又因为只有当燃料被石墨包裹时 ， 才能发生链式反应 。 所以当反应堆温度升高 ， 液体膨胀到了一定程度后 ， 燃料会因密度不足 ， 难以维持链式反应 ， 从而停止 。 并且当液体温度过高时 ， 反应堆底部的一个特殊塞子就会熔化 ， 让液体落入紧急倾倒罐 。
上图：熔盐反应堆系统图示
即使燃料以某种方式从回路中泄漏出来 ， 它也会因无法维持高温而迅速冷却凝固 ， 并捕获内部的放射性物质 ， 而钍较低的放射性水平也意味着核扩散的风险较小 。
更重要的是 ， 典型的熔盐反应堆每年每产生 1 吉瓦电力仅需要约 1000 公斤盐燃料 。 而一个传统的固体燃料核反应堆 ， 则需要大约 250 吨浓缩铀才能获得相同的能量 ， 并且大部分废物必须储存超过 10 万年才能安全释放回地球环境 。 相反 ， 熔盐反应堆产生的放射性废物 ， 仅需储存 300 年就可安全释放 。
除此之外 ， 理论上熔盐反应堆还可以利用来自其他核反应堆的废物作为燃料来源 。 正常反应堆一年产生的废物可以让熔盐反应堆使用约 250 年 。 这使得它们恰好成为了传统核电的一种相对更安全的替代品 。 但因技术问题 ， 美国始终未能建成熔盐反应堆核电站 。
上图：约 1965 年美国橡树岭国家实验室早期熔盐反应堆实验控制室的照片 。
起初 ， 在熔盐反应堆概念刚被提出后的那几年 ， 美国对该技术的主要研究方向 ， 始终集中于飞行器反应堆试验 ， 旨在使核反应堆达到可作为核动力轰炸机引擎的高功率密度 。 但在对小型核动力装置与轰炸机的适配性 ， 及以核裂变为基础的链式反应装置对机上人员的辐射指标研究后 ， 发现人类不适合长久驾驶这类飞机 。
上图：橡树岭国家实验室的飞行器反应堆试验楼 ， 后来它为熔盐堆试验而改建 。
随后在上世纪60年代 ， 美国建造了一座设施开始测试该技术的发电能力 ， 并且法国、前苏联和日本等国家也启动了类似项目 。 不过这些早期的项目都失败了 ， 因为它们无法解决管道因被放射性熔盐腐蚀 ， 导致破裂等问题 。 自此 ， 所有关于熔盐反应堆的研究几近停滞 。 直到近些年 ， 越来越多的国家开始重启熔盐反应堆项目 。
上图：美国橡树岭国家实验室
除了美国、俄罗斯与欧洲各国以外 ， 连日本 ， 甚至印度与印度尼西亚也都参与了进来 。 2011年 ， 中国批准在甘肃省沙漠城市武威 ， 建设钍熔盐反应堆（TMSR）原型 。 同时 ， 来自全国各地的研究人员团队也被动员起来 ， 试图解决先前阻碍其他国家的那些技术问题 。 例如开发一种合金 ， 可以在接近 1000 摄氏度的温度下承受钍盐的辐射 。
推荐阅读
- 重大突破！事关我国先进宇航动力
- 太脱拉X卢森宝亚，狮虎般威武强悍，卢森宝亚Tigon工业消防车实拍
- 如果举全球之力，想尽一切办法，能否造出一艘星舰？
- 地球那么大，人们是怎么测得它的“重量”的？
- 一期投资100亿，比亚迪第17大动力电池基地来了！
- 醉酒女子被强奸报警，发现是好友后悔不已，还可以撤诉吗？
- 马尾藻海为何被称为“海上坟墓”？它真的如传言中有神奇魔力吗？
- 从空间站向地球使劲扔出一个鸡蛋，能成功击中吗？过程会是怎样？
- 两个交易特例成筹码，篮网还有底牌，恐用哈里斯+托马斯报价瓦兰
- 实拍罗曼特斯高配版智能房车，高颜值+全铝车身，动力强带1千锂电