釷核反應堆:它們的成功可以改變戰略平衡



2021 年 8 月,中國在戈壁灘完成了實驗性釷基核反應堆。如果正在進行的測試成功,中國打算繼續建造另一個能夠為 100,000 戶家庭供電的反應堆。該反應堆已經完工,並於 2022 年 8 月獲得最終批准,這不會花很長時間。這種創新如果成功,就有可能從根本上改變各國的戰略重要性。

釷反應堆是一種很有前途的核能來源,有可能改變我們發電的方式。傳統的鈾工廠基於鈾的裂變 (225)。釷燃料使用釷 232 的裂變,這是一種更豐富、更安全的燃料來源。

當釷 232 吸收一個中子時,它會轉化為釷 233,然後衰變為镤 233,最後轉化為鈾 233,鈾 233 可裂變,可用於發電。這個過程既可以在快堆也可以在熱反應堆中進行。快堆使用液態金屬,如鈉、鉛或鋰,從燃料中傳遞熱量並發電,而熱反應堆使用慢化劑,如水或石墨,使中子減速,以便它們更容易被吸收由釷燃料。

傳統的鈾 225 和鈾 238 燃料循環需要具有卓越中子經濟性的快堆,最終產生的裂變材料多於消耗的裂變材料。舉一個實際的例子。中國的 2 兆瓦實驗反應堆使用熔融鋰鹽和鈹鹽進行冷卻,並使用釷鹽和鈾鹽作為燃料。

釷反應堆的優勢之一是它們產生的廢物較少。釷反應堆可以在封閉的燃料循環中運行,這意味著燃料可以進行後處理和再利用。這減少了產生的核廢料量,是一個更可持續的過程。釷反應堆產生的廢物的半衰期比鈾反應堆產生的廢物的半衰期短,因此降低了與長期儲存相關的風險和成本。這改善了傳統鈾燃料循環中發生的裂變材料儲存問題。此外,釷比鈾更穩定且反應性更低,這意味著它不太可能發生失控反應或熔化。

釷反應堆也比傳統的鈾反應堆更高效。在熔鹽反應堆中燃燒一噸釷可以產生 1 吉瓦的能量。一個傳統的壓水反應堆需要 250 噸鈾當量。釷設計具有更高的燃燒率,這會導致從燃料中提取更多的能量,從而使釷成為更有效和更具成本效益的核能來源。

釷比鈾豐富得多,已探明儲量高出四倍,但更重要的是,釷儲量的分佈與鈾儲量截然不同,這可能會產生長期的地緣政治後果。截至 2021 年,已探明的釷儲量出現在以下國家/地區:

  • 印度——印度擁有世界上最大的釷儲量,估計有 846,000 噸釷。它以獨居石砂的形式存在於喀拉拉邦、泰米爾納德邦和奧里薩邦的海岸。
  • 澳大利亞——澳大利亞擁有世界第二大釷儲量,估計有 489,000 噸。它主要存在於稀土礦物獨居石和磷釔礦中。
  • 美國——美國的釷儲量估計為 440,000 噸。它主要分佈在西部的愛達荷州、蒙大拿州和懷俄明州。
  • 土耳其——土耳其估計擁有 344,000 噸釷儲量。它以硫鐵礦的礦物形式存在。
  • 委內瑞拉——委內瑞拉估計有 302,000 噸釷儲量,主要以獨居石礦物形式存在。

矛盾的是,西方應該立即投資釷反應堆,因為原材料的分佈可以實現供應的多樣化。已探明釷儲量最大的印度計劃到2050年30%的電力來自釷。美國、日本、英國、挪威和以色列也對研究釷的可能用途表現出熱情反應堆。歐盟?即使在這個領域也從人們的視野中消失了,但諾貝爾獎得主卡洛·魯比亞 (Carlo Rubbia) 對此進行了研究,德國也在該領域進行了研究。


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文章Thorium nuclear reactors: Their success can change the strategic balance出自情景經濟學


這是在 Wed, 03 May 2023 10:11:33 +0000 在 https://scenarieconomici.it/reattori-nucleari-al-torio-il-loro-successo-puo-cambiare-gli-equilibri-strategici/ 的報紙 “Scenari Economici” 上發表的文章的翻譯。