用釷發(fā)電，美國60年沒整明白，中國14年搞定，直接開辟核電新賽道

11月1號，中國科學(xué)院發(fā)布了一條重磅消息，中國成功實現(xiàn)了釷鈾核燃料轉(zhuǎn)換實驗。簡單來講，就是以前用鈾發(fā)電的燃料堆，現(xiàn)在變成了用“釷基熔鹽堆”發(fā)電。

“釷”讀作“土”，是一種金屬，放射性比較弱。從本質(zhì)上來講，釷基熔鹽堆也是通過裂變反應(yīng)產(chǎn)生的熱量發(fā)電，屬于核電的一種。

但與傳統(tǒng)的鈾燃料棒不同，“釷基熔鹽堆”不用大量冷卻水，可以極大的減少環(huán)境風(fēng)險和核電站的運營成本。

更重要的是，目前全球范圍內(nèi)，只此一家，不管是美國還是俄羅斯，都不掌握相關(guān)技術(shù)，因此中國完全可以借助“釷基熔鹽堆”實現(xiàn)在核電領(lǐng)域的彎道超車。

但鮮為人知的是，其實“釷基熔鹽堆”，早在60年前，美國人就搞出來了，然而到現(xiàn)在卻依舊沒能用它發(fā)電，反倒是2011年才重點立項的中國，在14年間實現(xiàn)了彎道超車。

那么，為何1965年就研究出“釷基熔鹽堆”的美國，反而讓中國領(lǐng)先了呢？

“釷基熔鹽堆”的優(yōu)勢

要搞清楚上面的問題，首先要具體了解一下，“釷基熔鹽堆”相比于鈾反應(yīng)堆的優(yōu)勢。

網(wǎng)上有個冷笑話，說人類科技發(fā)展到現(xiàn)在，依舊處于“燒開水”的水平。這一點在核電領(lǐng)域，體現(xiàn)的非常明顯。

核能發(fā)電，聽上去很高大上，但它的本質(zhì)，就是通過核原子的裂變，產(chǎn)生巨量的熱量，然后用這些熱量燒水，驅(qū)動蒸汽輪機發(fā)電。

相比于傳統(tǒng)的水電，煤電來說，核能發(fā)電有很多優(yōu)勢，但也有一個最明顯的弊端，那就是安全和污染方面的威脅。

此前日本核電站泄漏產(chǎn)生的核污水，以及由此帶來的一系列問題，就是對此最佳的表現(xiàn)。

而核電站可能產(chǎn)生的核污染，主要就兩個方面，第一是反應(yīng)堆熔化產(chǎn)生污染。

典型的例子就是蘇聯(lián)時代的切爾諾貝利，最后逼得蘇聯(lián)人頂著輻射，用人命當(dāng)消耗品，澆筑了一個巨厚的混凝土殼子，徹底把它埋起來了，才算有限的防止了污染繼續(xù)擴散。

第二則是用來冷卻反應(yīng)堆的循環(huán)水，收到核污染，比如日本福島核電站泄漏產(chǎn)生的污染水。

這兩個方面的污染，本質(zhì)上其實是一回事，那就是鈾反應(yīng)堆一旦遇到意外，很容易高溫熔化，帶來核污染。

這個時候“釷基熔鹽堆”的優(yōu)勢就體現(xiàn)出來了，作為一種核燃料，釷的放射性遠弱于鈾，更重要的是它的裂變反應(yīng)，在熔鹽堆之中完成，根本不需要冷卻水，這自然就避免了冷卻水污染的問題。

除此之外，熔鹽反應(yīng)堆還有個非常突出的優(yōu)勢，那就是負(fù)反應(yīng)。

簡單來講，正常的鈾燃料堆發(fā)電，一旦冷卻系統(tǒng)出了問題，鈾原子不斷裂變產(chǎn)生高熱量，高熱量會持續(xù)堆疊下去，這就像一個沒有透氣口的高壓鍋，越燒越危險。

但釷基熔鹽堆不同，它用液態(tài)熔鹽作為冷卻方式，溫度太高之后反應(yīng)就自動停止了，這就等于天然給核反應(yīng)堆裝了一個保險。

正是因為這種明顯的優(yōu)勢，所以才說這次中國“釷基熔鹽堆”的成功試驗，是開辟核電新賽道的重磅消息。

那么，這么好的東西當(dāng)年美國研究出來之后，為何放棄了呢？

不能造核彈的“弊端”

凡事皆有利弊，釷基熔鹽堆雖然在安全性上面更具優(yōu)勢，但它也有個弊端，那就是非常依賴材料科學(xué)。

釷基熔鹽堆具有高腐蝕性，必須研究特制的耐腐蝕材料，才能確保整個釷基熔鹽堆的安全運行。

而材料這個東西，屬于基礎(chǔ)科學(xué)，想要取得突破本身就很困難。

更重要的是，釷基熔鹽堆相比于鈾燃料堆來說，還有一個“劣勢”，那就是不能用來造核彈。

“釷”的性能比“鈾”穩(wěn)定多了，如果把它作為核電燃料的主要研發(fā)方向，那就意味著美國得開兩條核能研發(fā)的路線。

一條專門用于發(fā)電，一條則專門用于改進核武器。

美國弄出釷基熔鹽堆，是在1965年左右，那時冷戰(zhàn)正激烈，美蘇古巴導(dǎo)彈危機過去沒多久，當(dāng)時的美國核蘇聯(lián)為了壓過對方，正不擇手段的制造更多核武器。

這種背景下，一種核電燃料研究能不能跟核武器研究結(jié)合起來，就非常重要。

通俗一點說，美國認(rèn)為既然可以在研究核武器的時候，順便就把核電所用的鈾反應(yīng)堆研究出來，那何必費盡心思地搞一個新的核能發(fā)電研究呢？

鈾又不是不能發(fā)電，鈾反應(yīng)堆可能遇到地問題，也有相應(yīng)的解決方案。只要不像蘇聯(lián)那樣出現(xiàn)重大失誤，或者不像日本那樣把核電站建立在地震帶上，那基本安全還是能保證的。

正是在這種軍事為先，民用次之的思路之下，美國雖然高出了釷基熔鹽堆，但由于其所帶來的腐蝕性等問題不好解決，于是被美國主動放棄了。

后面的這60年，他們根本就沒有認(rèn)真研究這個問題，自然也就不可能取得突破了。

那么，中國為何在2011年，又把釷基熔鹽堆列入重點項目，并于最近取得突破了呢？

卡脖子難題

客觀上來講，中國之所以發(fā)力釷基熔鹽堆，其實也是被逼得。

一方面作為一個石油能源嚴(yán)重依賴進口的國家，中國對能源安全的敏感，遠不是美俄等國能比。

尤其是美國動不動要鎖死馬六甲，切斷中國石油進口通道的背景下，中國只能盡可能的發(fā)力清潔能源。

而核能就是清潔能源的一種。

但核能發(fā)電，現(xiàn)在主流的還是“鈾反應(yīng)堆”，中國為何非要開辟新賽道，研究“釷基熔鹽堆”呢？

其實很簡單，鈾我們也很少。作為一種可以制造戰(zhàn)略武器的稀有金屬，鈾在全球的儲量本來就很少，其中大部分還在俄羅斯、非洲的一些國家。

這導(dǎo)致中國每年都需要進口鈾，雖然眼下中俄關(guān)系很好，但我們也不可能一直從俄羅斯進口鈾原材料用于發(fā)電。

這些因素疊加起來，就促使中國必須找到鈾之外的，可以用于發(fā)電的反應(yīng)堆技術(shù)。

那為什么“釷基熔鹽堆”這套被美國放棄的思路，卻被中國撿起了呢？

其實很簡單，因為釷這種金屬，中國儲量巨大，更重要的是它是稀土生產(chǎn)冶煉過程之中的自然產(chǎn)物，你只要精煉稀土，就會有“釷”被當(dāng)成“雜質(zhì)”分離出來。

一方面是需要進口的鈾，一方面是自家遠遠不斷產(chǎn)生的“釷”，中國選擇功課“釷基熔鹽堆”技術(shù)的相關(guān)難題，包括材料問題，也就不難理解了。

從這個意義上說，這次中國能在核電領(lǐng)域彎道超車，簡直是天時地利人和集于一身了。