• 科學家們建造了有史以來第一座釷反應器。
  • 與最常見的裂變燃料鈾相比,釷更容易獲取,而且危險性更小。
  • 該系統還使用熔鹽代替水來冷卻裂變反應器,據報道,在發生熔毀時,這種方法更加安全。
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鈾(U)是核分裂反應器的典型代表,也是我們最常見的核反應器類型。大多數裂變反應器都使用同位素鈾-235作為燃料(它甚至出現在《辛普森家庭》中,作為產生變種魚的發光綠色污泥),但儘管鈾在流行文化和核物理學中佔據著明星地位,但它並不是唯一一種在原子核分裂時能釋放出巨大能量的重金屬。

在遙遠的戈壁沙漠中,矗立著人類歷史上第一座(Th)反應爐。去年,中國科學院的研究人員證明,這座兩兆瓦的反應爐可以順利啟動和運行,現在他們又取得了另一項「第一」——在反應爐仍在運行時成功重新裝載。釷-232(釷最常見的同位素)本身不能發生裂變。然而,透過捕獲一個額外的中子,它可以轉變為,而鶴又衰變為鈾-233。這可以透過將釷暴露在極端輻射下來實現,輻射會用足夠的中子轟擊釷,使轉變發生。然後,在損失過多中子之前,將镤從反應器的活躍區中提取出來。

可以將 U-233 衰變回收為新燃料,或者繼續用它為機器提供燃料,後者通常使用像這種新型釷反應器這樣的熔鹽反應器來完成。這些反應爐在經過數十年的沉寂之後,再次受到人們的關注——在冷戰初期,人們花費了近 10 億美元用於開發採用釷作為核動力的熔鹽反應器的隱形轟炸機。當第一座功能性熔鹽反應器由橡樹嶺國家實驗室的科學家開發出來時,它從 1965 年到 1969 年一直滿功率運行(超過 13,000 小時),但能源部失去了興趣,直到 21 世紀初才進一步推進這項技術。

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但這項研究仍然向公眾開放,這就是中國最終發現它並將其作為自己反應爐的支柱的原因。事實證明,熔鹽仍然是一種有吸引力的選擇。大多數核反應器使用作為冷卻劑,但由於水俱有揮發性,因此需要保持高壓才能保持液態。如果沒有這種壓力,水就會蒸發,反應爐燃料就會過熱並發生熔毀。使用熔鹽可以防止放射性污泥洩漏,因為熔鹽的沸點太高,無法在反應器溫度下蒸發。一旦發生過熱,圍繞反應爐的熔鹽就會膨脹並停止反應。

熔鹽反應器也可以在燃料中使用熔鹽,這使得它在發生破裂時容易凍結(這是一件非常好的事情)。這些容器或管道中的燃料將會擴散、冷卻,直到最終在原地凍結。中國的反應器使用鹽作為冷卻劑和燃料。

釷不僅比鈾更豐富,而且具有不易被武器化的優勢。雖然 Th-232 裂變會產生質子,它會衰變為 U-233,可用於製造核武器,但 U-233 的爆炸性遠不及其他同位素(鈾炸藥中最常用的同位素是 U-235)。用它來製造非法核彈是沒有意義的。

儘管中國目前在熔鹽反應器領域可能處於世界領先地位,但美國正在迎頭趕上。核子技術公司 Core Power 計劃在未來十年內建立一個由這些發電廠組成的龐大浮動網路。我們只需拭目以待,看看熔鹽會將我們帶到何處。

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伊麗莎白·雷恩
自由工作者

伊莉莎白‧雷恩 (Elizabeth Rayne) 是一位熱愛寫作的人。她的作品曾出現在《大眾機械》、《Ars Technica》、《SYFY WIRE》、《Space.com》、《Live Science》、《Den of Geek》、《Forbidden Futures》和《Collective Tales》等雜誌上。她和她的鸚鵡萊斯特 (Lestat) 潛伏在紐約市外。不寫作時,她會畫畫、彈鋼琴或變形。

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