中国钍基熔盐堆秒杀氢燃料电池,揭开未来汽车动力真面目

能源有料汇 2021-10-11

原子能氢燃料电池燃料电池

2089 字丨阅读本文需 4 分钟

核能发电早已经是电能生产的主要形式之一,核燃料主要使用的是铀和钚元素,但是我国甘肃省武威市某新型核电装置正要试验以钍元素为燃料的发电方式,如果试验成功,将代表着我国首先掌握了第四代核能技术

中国“钍基能源堆”才是未来汽车真正的动力,那时汽车就远不象现在,充一次电跑三五百公里堪称上档次了,只要汽车出厂就装“钍基能源堆”,这辆车就可能一直跑下去,不必考虑更换动力,直至这辆车跑到报废为止。

人们听说过“核反应堆“动力、“可控热核聚变”动力,但这类动力源要做到民用小型化装置离我们可能还有相当的距离,其中最大的问题莫过放射性安全问题,因此事关核泄漏导致的核污染安全是人类高度重视与防范的问题。

究竟啥是“钍基能源堆”呢?“钍基能源堆”应用安全吗?我国钍元素储量怎样?开采、提炼工艺是否很复杂?相信这些都是人们对“钍基能源堆”的应用前景表示的担忧的,如果上述疑问大多数是否定的,人们肯定会对“钍基能源堆”动力充满期待。

中国发力钍基熔盐,有何突破?

在我国大型铀矿还没发现前,中国的科学家将目光就移到了替代材料上,相对于万年不消的铀矿辐射,钍的半衰期很短,经过中子撞击之后又可以转换成铀-233再使用的核能物质,是稀土之一。

既然铀矿我国储量并不丰富,为何不用储量丰富的稀土矿呢?

首先,自然界的就天然存在钍232,免去了铀浓缩、提纯的过程,拿来就用,很是方便。其次,我国已探明的钍工业储备量约为28万吨,仅次于印度,居世界第二位。最后,钍在核反应中能更充分地释放能量,一吨钍裂变产生的能量抵得上200吨铀。

最重要的一点是它的安全性,不但不会像铀235那样轻易发生裂变,需要中子轰击变成铀233才真正开始工作,没有中子注入,这个链式反应就终止了。上文也提到熔盐冷却就成为固态,即使发生泄露,也凝固在反应堆附近,不会扩散。另外使用钍只会产生核能,废料不会被拿来作为“贫铀弹”。

所以,当科学家们发现我们的稀土废料中的钍就十分激动,“变废为宝”行动就此开始了。

1970年,上海市启动了“728工程”,准备采用钍基熔盐堆技术,目标是建立一座25MW的核能发电站,后来考虑到实验性,改为在秦山建造30MW的轻水堆。

上海原子核研究所在1971年和1973年分别建成可零功率熔盐堆和水堆,用于开展钍基燃料实验,此后研究一直没有中断。

实际上之所以没在上海实现“728工程”,最主要的原因是,当时上海需要实现尽快发电,而不是实验性的核能新方向。

2011年,中国科学院启动了“未来先进核裂变能”战略性先导科技专项,钍基熔盐堆核能系统作为其两大部署内容之一,由于固态燃料熔盐堆和液态燃料熔盐堆需要相同的技术基础,具有不同的用途,前者技术成熟度较高,可以作为后者的预先研究,因此专项采取了两种堆型研发同时进行、相继发展的技术路线。

计划用20年左右的时间,致力于研发第四代先进裂变反应堆核能系统,实现核燃料多元化、防止核扩散和核废料最小化等战略目标。

这个计划分为三步走:

1、2011-2015年,起步阶段。建立完善的研究和实验平台,建立一个2MW钍基熔盐反应堆;

2、2016-2020年,发展阶段。全面解决科学和技术问题,达到世界领先水平,建成10WM钍基熔盐反应堆;

3、2020-2030年,成熟阶段。解决系统集成问题,实现小型模块化熔盐系统的产业化。建成100MW的示范性工程。

第一步,就将项目落地在甘肃省威武市,目前相关建设虽然比计划稍微迟缓,但是正是坚持绝对安全性保障的前提性进行的,目前已经竣工。经过多次安全部门抽验,全部合格。预计将在9月开始测试。功率虽然只有2MW,但是可以为约1000住户提供电能。

这将是自1969年美国橡树岭国家实验室研究人员关闭其反应堆以来,运行的首个熔盐反应堆,也是第一个以钍为燃料的熔盐反应堆。外媒评价“中国的测试会受到密切关注,中国人或将彻底改变核工业。”

那么,这么多国家没有取得成功,中国是如何实现的呢?

首先,使用新型材料解决燃料盐对管道的腐蚀作用,制造出了耐中子辐照性能的管道材料。

其次,经过多年实验,已经掌握了系统性的技术,相关成果已经发布,知识相当硬核,在此不赘述。

最后,完成相关系统性验证,进入工程验证阶段,为最终商用建立工程基础。

作为第四代核能技术的重要方式之一,中国领先全球做出实质性的探索,为未来实现核反应堆商业化提供全面的领先技术,这就是大国责任,这就是中国制造的魅力。

中国建成钍反应堆,汽车装核电池不是梦

钍也是一种放射性元素,可以用于裂变发电,但它的放射性比传统反应堆使用的铀235小的多,半衰期也短得多,利用它制造的反应堆反应速度更慢,发生严重事故的几率更低,而且它在反应后产生的核废料放射性也更小,半衰期更短处理,安全性也更高,因此钍反应堆天然具备安全性优势,而且中国这次开发的钍反应堆还拥有一项特殊能力,那就是可以方便的小型化,制造出可以放在小房间甚至安装在汽车上的超微型反应堆,源源不断的输出电力。

无论切尔诺贝利还是日本福岛核电站都以铀为主要核燃料建造的核反应堆,核事故给人类留下了恐惧阴影;然而人们发现钍(Th)比铀(Ur)放射性衰减期更短、更安全的核燃料,完全可替代铀(Ur),因此钍(Th)成为未来核能利用发展方向。

全球钍(Th)储量达几百万吨,2000年全球独居石储量约78万吨,首属巴西,其次土耳其,加拿大和美国,我国钍资源丰富,分布20多个省区,据2005年中科院统计数据显示,仅内蒙古钍储量达22万吨,占全国总量的77.3%。

钍(Th)的开采、提炼工艺远比铀(Ur)简单,其成本也比铀(Ur)低许多,因此易于将钍(Th)做成小型化或微型化的“钍基熔盐反应堆”装置,甚至用于汽车和无人机的动力电池,加一次燃料的钍基电池可使汽车跑到报废为止。

文章来源: 电动工具迷,泰玛航空,

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