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钍反应堆四大优势:1.钍储量较多
钍在地壳中的含量较丰富,大约是铀的三倍,几乎与铅和镓一样丰富。而且与只占铀的 0.7%、适合用于核电站外部的铀-235 和占铀矿 99.3%、不适合用于核电站的铀-238(贫化铀)不同,钍几乎全部是钍-232,适用于核裂变反应。
这意味着钍燃料不需要使用昂贵的铀浓缩技术,毕竟几乎所有的天然钍元素都可以直接用作核燃料。
此外,单位重量钍产生的能量是铀的250倍。
开采钍元素比开采铀更安全、更有效。钍矿石独居石中的钍浓度通常高于其各自矿石中的铀含量。这使得钍成为一种更具成本效益且对环境破坏较小的燃料来源。钍开采也比铀开采更容易、更安全,因为该矿是露天开采,不需要通风,而地下铀矿中的氡含量可能有害。
钍矿独居石2.钍元素污染较少
与铀反应堆不同,钍在核裂变时不会产生钚——钚是原子弹的关键催化剂。此外,钍等废燃料棒的放射性比传统核废料低得多。理论上,当钍用作液态氟化钍反应堆的燃料时,产生的核废料比铀核燃料少1000倍以上。而且,与铀核废料需要数万年才能衰变为安全物质的放射性相比,钍核废料的放射性在一年或几百年内就能降至安全水平。
这使得钍不太环保。
3.钍核电站更安全
如果从安全角度考虑,钍的最大卖点并不是放射性较小,而是钍不会自动形成链式反应。
我们都知道,铀元素发生核裂变时,会释放中子轰击其他铀原子,从而产生链式反应。最终,只要有足够的核燃料,铀反应堆就无法阻止核裂变反应。
但钍需要加速器驱动系统(ADS)反应堆,其主要作用是提供外部电子束启动钍的核裂变反应。因此,只需移除这个外部电子加速器,就能停止钍的核裂变反应。这样,钍核电站就不会发生像福岛核电站那样的失控事件。
液态氟化钍反应堆的设计具有防熔毁功能。如果发生电源故障或温度超过设定的极限,反应堆底部的易熔塞就会熔化,将燃料排入地下储罐进行安全储存。
4. 钍反应堆不适合制造核武器
我们都知道,铀反应堆的部分技术可用于制造核武器。但用钍反应堆的副产品制造实用的核弹却很困难。钍的裂变性不如铀。因此,致密的钍核不会开始分裂和爆炸。
钍反应堆的钚生产率将不到标准反应堆的 2%,而且钚的同位素含量使其不适合用于核反应堆。
核电站传统钍反应堆的缺点
总体来说,钍反应堆的优点很大,但由于钍反应堆还处于实验阶段,有专家指出,钍反应堆可能存在一些缺点:
1. 热中子谱的增殖速度较慢,需要大量的后处理技术。在钍反应堆中进行后处理的可行性尚未得到验证。
2、目前钍反应堆还处于实验阶段,需要大量的投入进行研究。
3、制造和后处理钍燃料的成本比使用传统固体燃料棒的成本要高,但随着未来钍反应堆的大规模应用,这一成本可能进一步下降。
4.钍反应堆在钍-铀循环过程中产生铀232,同时还会发射伽马射线。
我国钍资源
平均而言,土壤中的钍含量约为每百万分之六 (ppm),最常见的钍来源是独居石,这是一种稀土磷酸盐矿物,含有约 12% 的磷酸钍。
大家都知道,我国的铀矿储量比较少,但是,我国的钍矿储量比较大,储量大约有30万吨,足够我国使用几万年。
不过在世界范围内,我国的钍矿储量并不是最多的,其实钍矿储量最多的是印度,已探明储量为98万吨,其次是巴西,储量为63.2万吨,我国钍矿储量仅排在第七位。
排行
国家
钍储量(万吨)
印度
98
巴西
63.2
美国
59.5
澳大利亚
59.5
埃及
三十八
土耳其
37.4
中国
三十
委内瑞拉
三十
加拿大
17.2
10
俄罗斯
15.5
世界钍储量前十位国家我国钍基熔盐堆核能系统发展情况
在第四代核能技术钍基熔盐堆核能系统研制上,我国目前的技术是世界领先的。2021年9月,世界首座钍基熔盐堆在甘肃建成并试运行,我国钍基熔盐堆核能系统将在2030年左右进入正式商业化阶段。
我国钍基熔盐堆核能系统发展