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面对能源危机、雾霾围城,核能以绿色、高效、低碳排放和可规模生产的突出优势,成为较为理想的替代能源。但是,当前核能利用过程中也存在着诸多缺陷有待克服:如核安全问题始终像“达摩克利斯之剑”,让公众心存顾虑;核燃料供应、核废料处理及核武器扩散等问题,也一直困扰着核能的发展。
虽然日本福岛核电站核泄漏事故曾引起全世界对发展核能的担忧,但人类对替代能源的追寻永远不会止步。我国科学家已经启动研制具有自主知识产权的四代核能系统,试图破解当前和未来核能发展所面临的诸多难题,为我国的绿色发展提供不竭动力。
核能中长期发展路线图
熔盐堆示意图
钍—— 铀的“超级替补”
在包钢的尾矿坝,7万吨钍被当作“下脚料”一样,堆放在1.5亿吨尾矿中。可能很少有人知道,钍这种几乎被人“遗忘”的重金属元素也能做核燃料。这是因为,钍本身并不会像铀235那样发生裂变,只有用中子轰击它,才能将其转换成铀233再使用,被称为钍—铀核燃料循环。
据介绍,目前全世界运行的核反应堆绝大多数是热堆,即由热中子引发裂变反应。热堆消耗的主要核燃料是铀235。自然界中铀235的蕴藏量仅占铀蕴藏总量的0.71%,其余绝大部分是铀238,占99.2%。中科院上海应用物理研究所研究员徐洪杰介绍说:“如果按照国际通用算法,未来30年核电规模为现在的7倍,那么铀235矿将在40年内用尽。”
和铀相比,钍的优势在于资源丰富。钍大量存在于地壳表层,目前地壳中钍的探明储量约为铀的3至4倍。在我国,钍铀储量之比约为6:1,已探明的钍工业储备量约为28万吨,仅次于印度,居世界第二位。据原包头市稀土研究院院长马鹏起测算,白云鄂博矿区的钍矿资源可支撑中国能源需求5000年。
钍替代铀,还具有很多优势。与铀在进入反应堆之前必须经过高浓缩不同,钍是直接可利用的核燃料。1吨钍裂变产生的能量抵得上200吨铀,相当于350万吨煤炭。诺贝尔物理学奖获得者、欧洲核子研究中心前主任卡洛˙鲁比亚形容,一块拳头大小的钍金属,能为伦敦供电1星期。
钍作为核燃料,还可以避免核武器扩散的风险,更加和平地利用核能。传统铀反应堆产生的核废料中,有大量易于生产核武器的核燃料钚239,存在核扩散的风险。而科学界公认,钍—铀燃料循环不适于生产武器级核燃料,只能用于产生核能。
钍的诸多优势是取代铀做核燃料的重要原因,也是中科院最终选择将“钍基熔盐堆核能系统(TMSR)”作为首批战略性先导专项之一的理由。据介绍,“先导专项”定位于解决关系国家全局和长远发展的重大科技问题。其中,“未来先进核裂变能”专项致力于解决我国乃至世界核能快速发展均面临的“核燃料的稳定供给”和“核废料的安全处置”等严峻挑战。
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11月20日,中核集团与清华大学、中广核集团签署中核能源科技有限公司增资协议。中核集团党组书记、董事长余剑锋出席会议并强调,此举是中核集团与合作各方深入贯彻落实习近平总书记重要指示批示精神和党的十九届五中全会精神,全面深化校企战略合作,丰富完善“小核心、大协作”协同创新体系,加快推进
第四代核能系统由核反应堆、能量转换系统以及必要的核燃料循环设施组成。然而,在当今可再生能源突飞猛进的情况下,作为低碳能源的一部分,第四代核能反应堆必须从设计上增强其灵活性,加大与其他可再生能源的融合,方可适应不断变化的市场需求。为此,应加强第四代核能系统关键技术及前沿技术的研究开
11月23日,国际小型铅基堆联盟CASLER(InternationalCo-operativeAllianceforSmallLEad-basedFastReactors)成立大会暨第一届理事会在中国合肥召开,来自欧盟、俄罗斯、日本、韩国等十余个国家50余位成员专家出席。会议推选中国科学院核能安全技术研究所(以下简称“中科院核安全所”)为国际小型铅基堆
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5月5日,我国自主三代核电技术华龙一号全球首堆示范工程——中核集团旗下中国核电投资控股福清核电5、6号机组正式通过竣工验收。验收组一致认为华龙一号是中核集团携手各方深入学习贯彻习近平新时代中国特色社会主义思想,坚持走中国特色自主创新道路取得的重大成果,是国家名片和民族品牌,蕴含着核工
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英国《金融时报》报道:在俄乌战争开始不久,美国禁止进口所有俄罗斯石油、液化天然气和煤炭。但并非所有能源供应都包括在美国的制裁中,也不包括在其欧洲盟友的制裁中。相反,西方大国小心地确保不中断从俄罗斯国有核巨头Rosatom及其子公司Tenex进口核燃料。(来源:国际能源小数据作者:ESmallData)
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