更安全的核燃料發電首度測試,專家:核電有望翻身

作者 | 發布日期 2017 年 08 月 30 日 17:46 | 分類 核能 , 能源科技 follow us in feedly

相較於現今核能發電普遍使用的鈾燃料,釷燃料蘊藏量更豐富,產生的核廢料少,使用上也比鈾更安全。如今睽違近半個世紀,荷蘭核研究公司 NRG 首度完成使用釷進行核裂變的測試。當投資者對核能發電的投資來到冷卻期時,麻省理工學院技術評論對這次實驗指出,釷燃料發電可能為核電帶來重大突破,許下更安全的核能源未來。



除了 NRG,美國也有幾家初創公司在探索這項技術;中國自 2011 年宣布一系列積極研究釷燃料發電的計畫,他們還預計在 15 年內要有一個釷鹽反應爐開始向電網供電。

根據世界核能協會指出,有數種反應爐都可以將釷當作燃料,如:重水反應爐、超高溫反應爐、沸水反應爐、壓水反應爐、快中子反應爐等,而熔鹽反應爐(包括液態氟化釷反應爐)、加速器驅動次臨界反應爐在過去尚屬理論。

美國「橡樹嶺國家實驗室」曾興建一個釷燃料熔鹽反應爐,於 1965~1969 年運作,但在 1973 年,美國政府突然中止所有與釷燃料發電有關的實驗,理由是鈾燃料增殖反應爐更有效率,且副產品無法用作製造核武器。此後 40 年除科學家在印度卡帕坎建設一個測試用的反應爐外,釷燃料的熔鹽反應爐研究漸漸沉寂。

目前有在進行釷燃料發電研究的國家包括:英國、美國、巴西、德國、印度、法國、中國、捷克、日本、俄羅斯、加拿大、以色列、荷蘭。現在,荷蘭核研究公司 NRG 突破長達 40 年的空窗期,成功使用釷鹽進行核裂變測試。

該公司在實驗中使用一個稱為「熔鹽快速反應器」的設備來燃燒釷鹽,理論上還可以消耗目前的鈾裂變反應爐產生的核廢料,將其當作新燃料。基於這次測試,研究人員希望可以開發出更穩定、能擴展規模的釷鹽反應爐。

釷普遍認為是更安全的核電燃料,當它被高能中子撞擊時,會轉化為可裂變的鈾-233,產生的放射性廢棄物比核電廠目前使用的鈾-235 廢棄物還安全,世界核能協會曾評論釷燃料發電是一項有潛質的技術,可望為現今的核能發電創造一番新景象。

根據維基記載,釷燃料發電有以下潛在優點:

  1. 釷的蘊藏量為鈾的 4 倍,與鉛一樣普遍。根據釷能源聯盟估計,若美國的用電量不變,該國的釷蘊藏量足以供電超過 1,000 年,礦藏中大部分都是可用的釷-232,相反的,鈾礦藏中只有 0.7% 是可用的鈾-235。
  2. 釷是一種較潔淨和較安全的核燃料,放射性大大低於鈾。
  3. LFTR(液態氟化釷反應爐)的天然設計使它成為一個安全的核反應爐,LFTR 在常壓中運作,因此不可能像福島核電廠一樣發生氫氣爆炸事故。當反應爐出現異常時,核裂變會自動停止,因此不會有爐心熔毀的情況發生。
  4. 利用釷廢料製造核武幾乎不可能。核物理學家 Alvin Radkowsky 說,釷反應爐產生的鈈少於一般反應爐產生鈽的 2%,當中又有很多鈽同位素不適合用作核武。
  5. 釷反應爐製造更少核廢料。科學家聲稱,有害的釷廢料少於鈾廢料 1,000 倍,釷廢料在數百年後就會變得安全,但鈾廢料要等數萬年。
  6. 運作中的釷反應爐除了釷以外不需其他燃料,釷也是不可分裂物質,因此它可與鈾、鈽等可裂變物質合用當成核燃料。
  7. 歐洲核子研究組織估計,1 噸釷可產生的電量相當於 200 噸鈾或 3,500,000 噸煤產生的電量。

(首圖來源:Thorium Energy 截圖)