能源利用

日本东京电力公司近日称，福岛第一核电站第四轮核污染水排海将于2024年2月下旬开始，排海总量预计7800吨。2023年8月，日本一意孤行开始向大海和太平洋排放福岛第一核电站的核污染水，遭到国际社会强烈批评和反对。

不过，我国2023年6月7日获准运行的液态燃料钍基熔盐实验堆，将基本终结福岛核电事故之类的安全事故，为核电站的安全运行守关把门。2021年9月下旬，世界首个钍核反应堆在甘肃省武威市成功测试。这一核反应堆虽然功率只有2000千瓦，但也能为1000户居民提供电能。这代表着我国率先掌握了第四代核能技术，一跃成为全球新能源领域的领跑者。

那么，什么是第四代核能技术，什么是钍基熔盐实验堆，它还有哪些值得介绍的地方吗？

面对能源危机和煤、石油等化石燃料对环境造成的污染，作为人类的新型能源，核能和核电以绿色、高效、低碳排放和可规模生产的突出优势，成为比较理想的替代能源。它是我国兑现减排承诺、实现碳达峰碳中和战略部署的必然选择。核电也并非完美无缺，科技的演进发展到了第三代，但核能利用过程中的诸多缺陷仍有待克服。核安全问题始终像“达摩克利斯之剑”让公众心存疑虑：核燃料供应、核废料处理、核武器扩散等问题，也一直挥之不去。

为此，全球科学家力争更进一步研发能解决上述问题的先进核能系统，这就是第四代核电技术，一般称第四代核能系统。它目前处在原型堆技术研发阶段，预计将在2030年投入使用。目前，国际上公认的第四代核反应堆型有气冷快堆、熔盐堆等六大不同的系统。现在，我国在气冷快堆、熔盐堆研发都处于领先地位，成为第四代核电技术乃至全球新能源领域的领跑者。

熔盐堆是第四代核能系统研究候选堆型中唯一的液态燃料堆。我国研发的熔盐堆，具体来说是“钍基熔盐堆”，通俗地说，就是用钍元素作为核燃料、用融化状态的盐作为热介质进行发电。

钍是带灰色光泽的放射性金属元素，质地柔软，化学性质较活泼，可溶于氟化盐溶液中。钍基熔盐堆和常规铀反应堆不同，内部循环的不是水而是液态盐。这就是熔盐堆的关键所在，它既可被当作核燃料的承载体，又能被当作核裂变反应的冷却剂，因此在使用时要将它溶解在氟盐冷却剂里生成氟化盐。熔盐堆使用熔融状态的氟化盐携带着核燃料，有点类似地壳里的岩浆在“炉子”中燃烧，不断输出巨大的能量。

作为一种新型反应堆，钍基熔盐反应堆有选址灵活、小型化、新型燃料钍资源丰富、安全性大大提高、能量转换效率更为优异等好处。由于它是用高温熔盐，氟化盐作冷却剂，所依赖的水资源比较少，不像铀反应堆那样只能在大江、大海、大河边上建造，它们也能在缺水的干旱地区甚至沙漠地区建造和运行。

这一反应堆适合建成紧凑、轻量化和低成本的小型模块化反应堆，也就是将它小型化，以后买电就成了与买煤气罐差不多的事。美国科学家正在开发用钍作为核燃料发电的汽车，如果研发成功只需要8克钍就可以让一辆悍马车开96万公里，中途不需再加燃料。

钍本身比铀的辐射量更低，比铀要安全100倍。钍基熔盐堆安全系数也很高。作为冷却剂的氟化盐没有高温烧毁的危险，即使发生事故也基本不会出现核泄漏以及污染环境的情况。

钍的使用率和能量转换效率都比铀更为优异，钍基反应堆所产生的放射性废料非常少，用钍作为核燃料可以避免核武器扩散的风险。

钍的资源蕴藏量很丰富，目前地壳中的探明量为铀的三四倍。我国目前已经在地层中发现30多万吨的钍资源，可供使用两万多年，因此可以说钍是铀的“超级替补”。

我国建设钍基反应堆只是一个开始，距离更安全、更清洁、最终也更便宜的钍反应堆为人类服务还有很长的路要走。我们相信，在不久的将来它一定会得到大规模的运用并推动能源革命。

（作者系湖南省科普作家协会会员）

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