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核能“七十二变”

2013-03-08 10:48来源:网易探索关键词:核电站核能核反应堆收藏点赞

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这种反应堆不可能熔化。它的燃料温度稳定在1600℃,比堆芯高几百度,即使失去了所有能量和冷却剂,也是这种温度。高温会使反应堆更高效地发电。为工业生产过程提供热量时,碳排放可以大幅减少。在美国,大约23%的能源用于工业,如石油裂化和塑料制造。许多工业生产需要达到至少700℃的温度。目前往往通过燃烧天然气获得这样的温度,高温反应堆可以提供无碳的替代能源。

商业高温反应堆全球普遍开发不足。但是今年,石化公司和反应堆制造商组成的财团已经同意支持法国巴黎阿海珐(能源)公司的安斯塔瑞(Antares)高温反应堆设计。阿海珐公司部门负责人弗雷德•摩尔说:“接下来要为了达到核管理委员会的技术要求而进行设计,并努力获取许可,大约投入8亿美元。”摩尔的部门向密歇根州米德兰市陶氏化学公司提供电力和蒸汽。他估计,为安斯塔瑞设计和得到许可的过程需要5-7年时间。如果一切按计划进行,这种高温系统将在2020年-2030年开始动工,是要部署的首批先进反应堆之一。

快堆也不甘落后。它能解决高温堆无法解决的核废料问题,能消耗这类物质,将废物转化为能量,缓解废料处理问题。

刚从新裂开的原子核爆发出来的裂变中子很“快”,平均能量约200万电子伏特。在轻水堆中,与冷却水中的氢原子核碰撞后,中子的速度会变慢至一电子伏特,这就使得中子更容易引起又另一次裂变反应。但是,慢速的中子有个缺点:它不但不会分裂目标铀原子核,反而会被铀原子核吸收,使原子核变成钚、镎、镅、锔或其他重元素的长寿命同位素。这些元素集中起来就让二手燃料处理成为恶梦。相比之下,快中子鲜被吸收。它们不常与目标碰撞,而一旦碰撞,就会令目标分裂,几乎百发百中。因此,快中子不仅不会产生长寿命同位素,他们甚至能摧毁废燃料中的长寿命同位素。

彼得逊说,建快堆是件棘手的事,尤其是因为快堆必须由液钠或其他不会像水致使中子减速的物质冷却。因此设计快堆是项大工程。他说,“而且,要给动力涡轮机提供蒸汽就得建立热交换器,这也很有挑战性”,因为钠遇水会发生剧烈反应,并生成爆炸性氢气。他说,研究者们正积极研究不会产生反应太激烈的冷却方案,比如铅和超临界二氧化碳。

然而,在约20个多年运转的快堆之中,许多快堆沿用的还都是20世纪70年代增殖反应堆的设计,当初建增殖反应堆是为了尽量增加钚的产量,不是要消耗它。至少有四家生产商在开发产生核废料的小型快堆。典型的例子是美国北卡罗莱纳州威明顿市的通用电气-日立工厂的“超大功率反应堆创新小模块”(S-PRISM)。它需要使用紧凑型纳冷却快堆,而且结合了一种回收装置。这种装置能带走反应堆用过的燃料,去除阻碍核反应的裂变产物,将更新的燃料送回反应堆。这种反应堆绝不会离析原子弹原料——钚。

通用电气-日立工厂高级反应堆开发负责人埃里克•洛温说,市场潜力巨大,“我们与英国合作,正进行可用性研究。我们会从再处理工厂取出100吨钚,把它变成一种能源。”洛温还说,在美国和其他地区,“我们的目标是形成高级回收中心网络”,每个地区都会有六个S-PRISM反应堆和一个回收中心。这个回收中心能满足处理一到三个轻水堆废物的需要,并能及时处理目前存储的积压废物。

洛温说道,这样的网络成本不低,但根本的挑战来自政界。福斯伯格和很多其他专家也表达了同样看法:需要“一种政策框架,它能令人将和废料当作财产,而不是垃圾。”

投稿与新闻线索:陈女士 微信/手机:13693626116 邮箱:chenchen#bjxmail.com(请将#改成@)

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