中国新能源的进步,全球第一个钍反应堆将发电,为何美国放弃了?

随着全球人口的不断增加,人类对各类资源的需求也在与日俱增,反之,地球的生态环境随着人们对资源的过度使用,已经变得满目疮痍。

开发新能源、如何更为环保的循环利用资源成为了各个国家一直很重视的的问题。

于是科学家们们为了节约利用资源,开始实施以钍为燃料的核反应实验,这项实验在美国与日本都开展过,但最后都以失败告终,美国也早就放弃了这个项目。

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不过中国虽然相比于其他国家起步较晚,但却再往后的努力中掌握了这项技术,并在甘肃威武展开实验检测。

但很多人不明白我国已经拥有成熟的核反应堆,为何还要大费周章的建立钍反应堆,这对中国有什么益处?

钍反应堆的作用

核能发电作为一种高效发电的能源,一直是世界各个国家的宠儿。相较于火力发电,核燃料并不会产生直接表现性污染环境的气体,并且减少了煤炭的大量使用,让空气变得比以前清新。

虽然核能被列为了清洁能源,但是核能发电还是有一些不可逆的弊端,辐射就是其中主要的因素。

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核能发电会产生核废料跟废水,废水的处理是需要经过特别繁杂的处理才能够被过滤才进行排放,稍有不慎就会造成核污水泄露,从而对全球的生态跟人类造成影响。

前苏联的切诺尔贝利事故,以及日本福岛的核泄漏,都对人们敲下了警钟。核废料至今人类没法完全处理,一个两百万千万的核电站每年会产生30吨核废料,一个核电站的使用时限的40年,最低将产生1200吨的核废料。

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基于这种背景,人类开始将目光放在了钍反应堆发电上。钍反应堆也被称为“钍熔盐反应堆”,钍反应堆相比之前核能反应堆,钍反应堆在发电过程中不需要用到水,内部循环用来降温的是熔融盐。

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这样一来,就解决了核能产生核废水的问题。不仅如此,钍反应堆发电站可以建造在偏远的地区,不用考虑水资源匮乏的问题,例如荒无人烟的戈壁滩沙漠都能成为发电站的首选。

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另外,全球430座核反应堆只为人类提供了2.6%的能源,全球大约有75多亿人口,大多数国家都面临着能源短缺的问题。钍反应堆可以避免环境问题的短板,如果能大规模扩建,能使世界的清洁能源上升到50%左右。

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钍究竟是什么?

钍整体呈银白色,是以化合物的形式存在矿物质内,当暴露于空气中时变为灰色。研究发现,钍不会像铀一样发生裂变,只有用中子击中,才能裂变为铀开始使用;没有中子击中,钍不会产生任何变化。

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如果发生泄露,钍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”。它是最佳的核燃料,质地柔软,安全性高。

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钍作为一种放射性金属元素,它没有什么特殊的作用渠道,相反它还经常出现在工业废料中,成为施工地经常扔在垃圾堆里的垃圾之一。

不过,不起眼的钍却能成为稀土元素“铀”的替代品。我国早期被称为“贫铀国”,但经过国家地质院士李四光的不懈寻找,我国已经摆脱铀贫困的局面。

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不过我国要实现高产电量就需要大量的铀,如果在2050年核电达到4亿瓦以上,我国需要400百万吨的铀储存量,相当于全球铀储存量的72%,这不得不逼我国寻找铀的替代品。

根据已探明的数据显示,钍资源在全球高达几百万吨,目前巴西成为钍资源拥有量最多的国家,土耳其位居第二,再者是加拿大。我国的钍资源也比较丰富,在内蒙古的白云鄂博矿区,钍的储量达到22万吨,是全国最高的地区。

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美国失败的原因

美国曾是世界上率先发展核能源的国家,国内稀土元素丰富,建造了一百多个核电站供给国内的电力需求.

美国也因此,深受核电站泄漏的茶毒。考虑到核电站的危险性,美国科学家打算开采新能源和建造钍反应堆,以此替代铀元素。

1954年,以美国在内的多数国家就已经投入以液态盐为燃料的反应堆研发了,但这些国家的研究结果都以失败告终。有人会问,这些科技强国为什么会失败呢?

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其实,它们失败的原因不是在于技术,而是实验材料的问题。首先放射性熔盐腐蚀管道后,管道的金属性将会不断下降,其次没有可裂变钍的材料与仪器,这些问题会消耗巨大的资金,给工程带来难以言喻的困难。

在物资、预算匮乏的年代,科学家没有很好的办法解决这些问题,所以只能被迫停止研究。

我国再下一城

1970年,我国开始研究钍燃料,当时上海启动“728”工程,目标是建立一座25MW的核能发电站,后来改为在秦山建造30MW的轻水堆。

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科学家们发现使用熔融状态的混合盐作为核反应堆的冷却剂,由于比热容较大,可以获得更高的热效率。这种反应堆叫做“熔盐反应堆”,神奇的是这种堆型在运行几年后,还可以重新装配一套新的反应堆所需的燃料。

科学家们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,虽然我国研究起步比较晚,但俗话说皇天不负有心人,经过中国科学家们的不断努力,终于取得了不错的成果。

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自1969年美国橡树岭国家实验室研究人员结束反应堆实验以来,中国成为世界首个取得钍反应堆落地的国家,有外媒评价:中国将是改变核工业的第一个国家。

目前,我国在甘肃地区进行建立钍反应堆实验与研究,这对于我国来说,是一项具有重大意义的决策,也是我国科技实力上升的表现,有效推动科技发展。

经过多年的实验,我国已经掌握非常成熟的技术,最终成为商用工程基础,例如新能源汽车、航天工业等都能见到核能的身影。

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结语

相信随着科技的发展,我们一定会找到更多环保并且实用的新能源,保护地球的环境,爱护我们的家园。

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投稿时间:2022-05-20  最后更新:2022-05-20

标签:反应堆   美国   中国   核废料   核能   核电站   新能源   燃料   我国   国家   全球   资源

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