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中國(guó)科學(xué)院宣布，他們已完成世界首座釷熔鹽式反應(yīng)爐，并且也完成重新裝填燃料，有望成為實(shí)用化的反應(yīng)爐。并表示，釷燃料是新式清潔能源的一種，而且地質(zhì)里完全不虞缺乏。

▲中國(guó)的熔鹽燃料回路實(shí)驗(yàn)。(圖/中國(guó)科學(xué)院)

中國(guó)科學(xué)院還提到，釷燃料反應(yīng)爐的技術(shù)，是源自美國(guó)發(fā)布的解密文件，“只是美國(guó)人沒去做，而我們做出來(lái)了，這就像是龜兔賽跑的故事?！?/p>

有趣的工程(Interesting Engineering)報(bào)道，這一里程碑的成就，是中國(guó)科學(xué)院在 4 月 8 日的一次閉門會(huì)議上，由該計(jì)劃首席科學(xué)家徐洪杰(Xu Hongjie)發(fā)表的。

這座釷反應(yīng)爐位于內(nèi)蒙古戈壁沙漠，功率2百萬(wàn)瓦。

現(xiàn)有的主流核反應(yīng)爐，采用的燃料是鈾，特別是鈾的同位素鈾235。不過(guò)鈾在地質(zhì)里不算多，大約是百萬(wàn)分之一至百萬(wàn)分之十左右。而鈾235又更稀少，在鈾礦里的比例僅百分之0.72。因此，鈾是否會(huì)枯竭?一直是爭(zhēng)論的話題。

至于釷，它是地球上最豐富的超鈾元素，地殼中的豐度是鈾的3倍多。于是原子能專家認(rèn)為，釷是一種取之不盡的核能燃料。一些科學(xué)家估計(jì)，光是內(nèi)蒙古的一個(gè)釷礦，理論上可以滿足數(shù)萬(wàn)年的能源需求，而且產(chǎn)生的放射性廢棄物，比目前的鈾反應(yīng)爐少得多。

徐洪杰宣稱，“我們完成首座實(shí)用化的釷燃料反應(yīng)爐，這象征了中國(guó)已成為全球核能技術(shù)的領(lǐng)先者。”

他并且表示，釷反應(yīng)爐的技術(shù)原理都來(lái)自美國(guó)的公開文件，所以他將這場(chǎng)技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)，用經(jīng)典的伊索寓言比喻，他說(shuō)：“兔子有時(shí)會(huì)犯錯(cuò)或變得懶惰，這時(shí)烏龜就會(huì)抓住機(jī)會(huì)?！?/p>

報(bào)道稱，作為核燃料，釷比鈾有幾個(gè)優(yōu)勢(shì)。首先它在地殼中的含量更為豐富；其次，它產(chǎn)生的長(zhǎng)半衰期放射性廢物，也比鈾反應(yīng)更少。

它生成的副產(chǎn)品也不太適合武器化，從而降低了安全風(fēng)險(xiǎn)。與熔鹽技術(shù)結(jié)合時(shí)，反應(yīng)爐可以設(shè)計(jì)成大氣壓力下運(yùn)轉(zhuǎn)，自然限制過(guò)熱，提高整體安全性。

1960 年代，美國(guó)研究人員建造并測(cè)試了早期的熔鹽反應(yīng)爐，但是美國(guó)最終擱置了該計(jì)劃，轉(zhuǎn)而采用鈾基技術(shù)。徐洪杰說(shuō)：“美國(guó)將其研究成果公之于眾，等待合適的繼任者。我們就是那個(gè)繼任者。”

徐和他在上海應(yīng)用物理研究所的團(tuán)隊(duì)，研究這些解密的美國(guó)文件，重現(xiàn)了美國(guó)曾經(jīng)完成的舊實(shí)驗(yàn)，然后進(jìn)一步開發(fā)了這項(xiàng)技術(shù)。他說(shuō)：“我們掌握了文獻(xiàn)中提到的每一種技術(shù)，然后進(jìn)一步推進(jìn)?！?/p>

該反應(yīng)爐于2023年10月達(dá)到臨界狀態(tài)，2024年6月實(shí)現(xiàn)滿功率運(yùn)行，僅四個(gè)月后，就成功執(zhí)行了“反應(yīng)爐運(yùn)作中的燃料添加” 。

現(xiàn)是個(gè)重大的技術(shù)突破，現(xiàn)有的鈾反應(yīng)爐，更換燃料必須停止運(yùn)轉(zhuǎn)，然后才能更換燃料棒。

徐說(shuō)，在完成實(shí)驗(yàn)爐后，他們現(xiàn)在正在建造一座規(guī)模更大的釷熔鹽反應(yīng)爐，預(yù)計(jì)功率為10百萬(wàn)瓦， 2030 年達(dá)到臨界狀態(tài)。

額外說(shuō)明，該報(bào)道有些說(shuō)法必須注意。釷燃料的主成分是釷-232，吸收一個(gè)中子后經(jīng)過(guò)經(jīng)兩次β衰變，轉(zhuǎn)變?yōu)殁?233，再以鈾-233和中子反應(yīng)產(chǎn)生核分裂。這稱為釷/鈾-233循環(huán)。 然而，鈾-233也是可以核武器化的材料，早在1954年4月15日，美國(guó)就完成并首次引爆鈾233核武器，一份機(jī)密資料被公布，文件指出美國(guó)軍方稱“鈾233是令人滿意的武器材料”。同一份文件指出“在冷戰(zhàn)時(shí)期，美國(guó)大約以釷232增殖的方式，生產(chǎn)了2公噸的鈾233”，意即在美國(guó)的核武庫(kù)中，除了鈾235核彈、鈽239核彈以外，也有鈾233核彈。

來(lái)源：中時(shí)新聞網(wǎng)