这种核反应堆不仅能发电还能消灭全世界的核武

发布时间:2018-05-15 10:32     阅读次数:

  托木斯克理工大学核科学与工程学院的科学家们正在开发一项技术,可以创建含钍燃料的高温气冷低功率反应堆。该大学的科学家们建议可以在这些反应堆中使用武器级钚作为燃料,将其转化为电力和热能。而且,钍反应堆产生的热能还可用于氢气工业生产,秒速赛车该技术也是淡化水的一种可行性方案。

  长期以来,钍反应堆一直被认为是传统核反应堆的一种更清洁、安全的替代品,而且最近俄罗斯的一项新研究为钍反应堆带来了另一个潜在的优势。来自托木斯克理工大学(TPU)的科学家们提出了一种新的钍反应堆设计方案,可以在生产电能和热能的同时烧尽武器级的钚,并处理核废料。

  武器级钚(钚-239)是核能发电的危险放射性副产品之一,其半衰期超过24000年,而且存储和处理都堪称棘手。反应后的副产品钚-239中虽然还有潜在未利用的能量,但是想要利用它们,还需要进一步昂贵复杂的化学处理过程,这样得不偿失。

  于是,他们的解决方法就是引入钍。这种元素在自然界储量更丰富,比铀更洁净,而且效率更高,因此钍反应堆长期以来一直被认为是替代常规核反应堆的一种可行方案。美中不足的是,这些脱颖而出的属性是双刃剑,它们同时也带来了一些新的问题。

  一旦原子在核反应堆中高温加热,其连锁反应基本上可以保持自反馈。详细点来说,就是中子撞击燃料源(通常是铀)的原子核,将其分解成质子和中子,并在裂变过程中释放能量。这样更多的中子会随着能量释放出来,而这些中子又可以用来裂变其他原子。

  问题是,这种看似安全的自维持循环也可能会招致最具破坏性的结果。如果核电站操作人员失去对连锁反应的控制,或者不能使反应材料正常冷却,整个体系就会发生崩溃,导致像在切尔诺贝利和福岛发生的核泄漏灾难。

  钍本身并不能维持这个反馈回路。这意味着它不会自行失控;但是要想用它发电,还需要其他一些放射性材料。而这正是托木斯克理工大学所研究的方向。

  俄罗斯研究人员计划使用武器级的钚来促进这一反应,从而使核反应堆获得钍带来的安全增益,同时也能妥善处理核废料。据这个小组所述,反应堆可以烧尽几乎所有的武器级钚,产生由石墨,钚和其他不具核风险的衰变物组成的混合废料。

  这项研究的作者谢尔盖·贝登科(Sergey Bedenko)说:“在苏联时代,由于军备竞赛,政府储备了大量的武器级钚。储存这种燃料的成本是巨大的,因此现在需要将它们妥善处理。美国的方法是化学处理和燃烧,而我们俄罗斯则选择将它们应用于反应堆中,做到物尽其用。当然,仍有一定数量的钚需要在放射性废物填埋场进行填埋处理。现在,我们的技术改进了这个缺点,因为它可以燃烧掉97%的武器级钚,等所有的武器级钚都被这样处理完后,我们再考虑在钍反应堆中使用铀-235或铀-233。“

  这种新型钍反应堆也有其他优点。该工厂仅需要60兆瓦的较低输入功率,效率却要比其他常规反应堆高50%。根据研究人员的说法,反应产生的热量还可以用于淡化水或生产氢燃料。

  贝登科说:“这种工厂的主要优势在于其多功能性。第一,我们能有效处理钍反应堆中最危险的放射性燃料之一;第二,我们能满足发电和供热需求;第三,对这种新方案的进一步研究还会对工业氢气、淡化水等产业有所裨益。”

  核能产生后不久,科学家们就曾有过对钍反应堆的构想;但是过了这么多年,这项技术一直未曾成功开发。近些年来,对环境友好型能源的重新关注,使得科学家们在40年后再次认真考虑钍基核反应堆的可行性,而这一最新研究可以进一步推动钍基核动力技术的实现。