科普百篇系列（131） 中国小型化第四代核反应堆 ——“钍基熔盐堆”意义重大

科普百篇系列（131）

中国小型化第四代核反应堆

——“钍基熔盐堆”意义刺客信条解放重大

徐长发，华中科技大学，2021.12.30.

我国小型‘钍基熔盐堆’是第四代的核裂变反应堆，今年在甘肃运行成功，预计2025-2030年将大力发展这种商业化大型的和小型的反应堆。

第四代反应堆技术是一种非常安全可靠的核裂变技术，全球发达国家都在竞相研究这种‘清洁’能源，我国率先用钍做‘核燃料’，突破了相应的关键技术，在第四代反应堆方面取得了领先优势。

一．我国小型‘smdrr钍基熔盐反应堆’的几个关键技术

第三代反应堆的燃料棒中必需含有‘丰度在3%以上的铀-235’，由它发射中子，才能引起‘核素’的裂变。这种机理带来的问题是，如果因为某些原因不能有效地控制裂变反应，就会产生可怕的核事故；再就是第三代反12存单法应堆所产生的‘核废料’太多，核废料处理不仅困难还会带来环境污染。

第四代网站的安全性反应堆的目标是明确的，要‘用人为中子产生核裂变’麻衣的日常、‘核裂变绝对可控’、尽量‘利用核素’、尽量减少‘核废料’。为此，发达国校园爱情故事家竞相研究多种途径的第四代反应堆，他们都没有成功，有的甚至放弃了。其主要原因，一是他们没有解决防腐材料问题，二是依赖第三代核反应堆生产核弹材料，对第四代反应堆重视不够。我国的‘钍基熔盐堆’率先取得了成功。

我国‘启明星号反应堆’不仅为核废料处理取得成功的技术，而且为建造第四代反应堆做了前期准备，在此基础上，我国率先建造了‘小型的’、‘用钍做核素的’第四代裂变反应堆，即‘钍基熔盐堆’，这个实验型的反应堆已经成功运行。不久，我国就会建造第四代商用的大型的和小型的‘钍基熔盐堆’。

1. ‘钍基熔盐堆’结构简图

反应堆简图中有4个循环系统，1）燃料配送循环系统，见图的左边，简言之，把核素不断加入并让其参与裂变；2）可控裂变循环系统，见图中部右边，简言之，用人工控制中子，去轰击铀-238和钍232等核素，产生裂变能；3）热量交换循环系统，见图右下部，简言之，用熔盐载体交换出热量，再蒸汽发电；4）核废料清理循环系统，简言之，把可用的核素再提取出来，并加入燃料系统再应用。

2无线电能传输. 钍基反应堆的燃料和热交换载体是‘熔盐’

反应堆中使用‘熔化氟盐与钍铀混合物’做载体，工作时中子轰击熔盐中的核素得到裂变能，熔盐循环将热量带出。

氟盐的熔点是550℃，沸点是1400℃，堆中熔盐的工作温度是700℃。采用氟盐的原因是，它的‘热容能力’比钠盐高5倍；它的热交换能力比通常的‘压水堆’高出 25%。但是氟熔盐的腐蚀性强，循环管道必须有极好的防腐性能才行。

采用熔盐载体还有几个好处，1）不需要制作‘燃料组件’，可以实现边工作边加料；2）不需要另外的‘冷却剂’，燃料和冷却剂是一体的；3）工作时，熔盐循环没有高压，只要注意循环管道的‘防腐蚀’和‘防热伤官伤尽变’就可以保证工作状态的安全性；4）在没有中子源的情况下，或者出现（管道破裂等）事故的情况下，熔盐会冷却为固态，也没有放射和其它危险；5）如果熔盐温度高出预期，部分熔盐还可以从反应堆下部放出，也可以避免过热危险。

3.钍基熔盐堆能够让核素得到充分利用

燃料铀-238和钍-232粉末加入在熔盐中，用‘加速饼干做法器’轰击‘铅靶’产生中子，部分中子使得铀-238变化为钚239，再产出裂变能，铀-238核裂变温和，轻易控制；还有部分中子使得钍‘嬗变’为铀-233，反应式如下：

铀-238 + 中子 → 铀-239 → 镎-239 → 钚-239

钍-232 + 中子 → 钍-233 → 镤-233 → 铀-233

在中子轰击下，钚-239和铀-233又可以产生裂变，放出热量。

核素在熔盐中循环，不断带出裂变能，在清除实在不可利用的废料的同时，还把没有裂变过的核素提取出来，并恰巴哈尔港再次加入到熔盐中，让中子轰击出裂变能。

三怎样注册商标．钍基熔盐反应堆的意亚硝酸盐氮义重大

核能是清洁能源，但是第三代反应堆存在安全性问题和原料不足的问题，我国的钍基熔盐堆，可以将裂变能利用方面的问题全部解决了。

1. 解决了核素原料不足的问题。

地球上的铀资源不足，可是钍在地球上的含量丰富。钍是稀土中一种金属，天然存在的是钍-232。稀土矿常见于表层沉积，更容易开采，提炼钍的成本比提炼铀低了很多很多。一吨restful钍裂变产生的能量抵得上200吨铀，或者350万吨煤炭。世界上已知的钍元素储量至少可以使用1万年，我国的钍资源可以满足我国至少5000年的能源需求！钍元素的放射性也很小，一般接触对人无害。

2. 解决了裂变能利用的安全问题。

前面已经说过，钍基熔盐反应堆的运行设计是绝对安全的。系统中任何部件出现损坏都不会发生‘核泄漏’、‘核污染’事故。

3. 解决了核废料问题。速干衣品牌

第三代反应堆几十年来产生了大量的核废料，其放射性可存在几千年，危害环境；钍基熔盐反应堆可以有效地再利用那些核废料，功德无量。不尽如此，钍基熔盐反应堆最终的核废料不仅量少放射性小，而且基本上不含核素，处理容易。

4. 解决了核扩散问题。

第三代反应堆能视频简历够生产出‘钚’，‘钚’是制造原子弹的主要材料之一，也就是说第三代反应堆存在‘核扩散’的风险。可是钍基反应堆将铀和钚都利用得很彻底，其最终的核废料中不再含有核素。

5. 解决了建造成本问题。

第三代反应堆双层大外壳，要防止各种可能发生的事故；可是钍基反应堆都在常压下工作，整个系统只需注意耐高温、耐腐蚀即可，成本得到极大的降低。

6. 解决了建造环境的问题。

第三代反应堆都采用如何锻炼口才‘高压’和‘水冷’，一般都在水资源丰富的地方建造。可是，钍基反应堆使用氟化盐作为冷却剂，无需耗费大量水资源；它同样可以适用于缺水干旱的内陆地区和山区。

7. 对我国的能源战略和经济发展贡献巨大

我国的经济发展迅速，能源需求巨大；加上我国承诺2060年实现碳中和，我国实际上早就制定了长远的清洁能源战略。我国很早就开始发展水电、风电、光伏电，尽管如此，我国还是离不开大量的煤炭发丝网印刷技术电；可是现在，我国的氢能发展迅速，特别的，我国第四代‘钍基熔盐反应堆’运行成功，紧跟着将大力发展清洁核能，我国的碳中和目标是没有问题的。

我国qq最高级这座钍基熔盐堆，在甘肃于2021年9 月底试运行成功，这虽是个小型的实验型的反应堆，可为1000户普通家庭祛痘产品提供电能；但是，技术已经全部到位，我国正在山东、上海、广州建设商用的大型的钍基熔盐堆。可以预见，我国今后将全面开建大型的钍基熔盐堆。

我国的第四代核电技术很快就会在国内外商用发展，它会带动与之有关的，上游和下游的，众多的技术和企业的发展，它将是我国经济发展的新的动力。

8.划时代的清洁核能

我国的钍基熔盐堆解决了核能铀原料被卡脖子的问题。钍基熔盐堆是我国向全球推广清洁核能技术的新名片。钍基熔盐堆对于我国和全世界的清洁核能发展具有划时代的技术创新意义。

我国的钍基熔盐堆既可以小型化，也可以大型化；特别是小型反应堆可以装配在大型战略飞机上；装高效能人士的七个习惯读后感配在潜艇、航母、舰艇上；可以装配在钻井平台上；装配在海岛上；小型反应堆可以在我国西部大开发中发挥重要作用。可以预见，全球将很快普及第四代核电站。

更有想象力的是，钍反应堆可以小型化，安全性高，兼容性更强，可以应用到宇宙飞船上；甚至可以为月球上的人员驻守基地提供能源和动力。

四.总结

读者阅读本系列127-131可见，我国核能的基础研究水平还是厚重的，所以接受、消化、改进第三代反应堆的速度快质量好，创建了自主品牌‘华龙一号’；很快又创建了自主品牌的小型的第三代反应堆‘玲珑一号’；在创建大型的和小型的第三代反应堆过程中，进一步完善了核能安全系统，完善了核能裂变探索实验，继而又创建了自主品牌的‘启明星一号’；这些研究工作的累积，才创建出全球领先的第四代‘钍基熔盐堆’。

“钍基熔盐堆”是绝对安全可靠的，其优点众多，可以断定这种‘清洁核能’是全球的发展方向。今后，大概不会有人再‘废弃核电’了，第三代反应堆估计不会再增建了，取而代之的是，全球将大力建设第四代的‘大型’的和‘小型’的反应堆，这将解决全球的清洁能源危机；也可以肯定，只有“核聚变”技术的商业化才能打破这种局面。