核能新发展 荷兰完成熔盐核燃料测试
2019-09-23 15:39:25
摘要：荷兰核研究谘询集团（NRG）已完成首次熔盐核燃料辐射测试，这是的新核能反应炉的重大里程碑。他们是在阿姆斯特丹北面60公里，佩滕(Petten)的高通量反应炉(high neutron flux reactor)完成试验的。
新阿特拉斯(New Atlas)报导，MSR反应炉其实问世的很早，早在1950年代和60年代时，美国就已经完成设计并且开发出原型，它在许多重要方面与现行的常规轻水式核反应炉不同，这使它们有可能成为更安全、更高效的替代品。
虽然轻水反应炉和MSR其实都依循相同的核分裂原理工作，但它们的工程设计却截然不同。在轻水式反应炉里，核燃料是覆着锆合金护套的铀238与低浓度235，它们以热中子来反应反应炉里都是普通水，这些水既可以充当反应器的减速剂，又可以担任冷却剂。当中子撞击铀原子时，它们会分裂成两个轻质原子，在这过程中就会释放一点点能量，只要反应持续，成为连锁反应，释放更多中子，就能持续发热。在这个过程中，水减慢中子的速度来缓和反应，增加中子撞击原子的机会。
这个系统已经使用了60多年，是现行最主要的核反应炉，儘管它在公眾中享有盛誉，在所有主要能源中，每千瓦的安全记录都是最好的。然而，轻水反应炉里的水，必须保持在非常高的压力和温度下，这是个缺点，也是2011年福岛核灾的致命伤，一但水份流失，高热的核燃料会熔化，一但掉到炉底，就称为炉心熔毁。
至于熔盐反应炉就不会有类似的问题，熔盐炉的燃料与盐，盐代替水做为减速剂，并且与核燃料混合在一起，盐已被加热到像液体一样融化和流动的程度，这大约是在几百甚至几千度之间。这样的炉子没有燃料棒，但是仍有石墨棒来减速，它起缓和剂作用，并控制反应的强度。
儘管熔盐反应炉从未发展成实用的商业发电厂，但在世界各地的各个核能中心，都对熔融盐反应炉寄与厚望，因为这种炉子的核燃料取得更容易，除了铀以外，也能使用钍，而钍是比铀还要丰富的元素。并且它还能直接使用现行的用过核燃料(俗称核废料)，也就一劳永逸的解决耗乏燃料问题。
此外，熔盐反应炉还有一个明显好处，就是无需关机即可重填燃料。现行的反应炉需要关机，先把反应停止后，才能抽出旧燃料，再装填新燃料，在这段更换燃料的过程中，核电厂无法供电。相对的，熔盐反应炉可以在持续运转时就填入新鲜的熔盐燃料。这是因为它们是在较低的压力下运行，在常规压力下打开反应炉不会有事。并且不产生蒸汽或潜在爆炸性的氢气，也就杜绝了福岛核事故的原因。
讲了这么多好处，那又为什么它发明了几十年，却没有商业应用呢?因为它也有许多缺点。首先是熔盐式燃料，它不仅很热，而且具有腐蚀性，1960年代的实验反应炉，就是因为熔盐燃料伤害了反应炉才停止实验，然后全力研发轻水式反应炉的。
但是，现在的材料科技又胜于50年前，因此，熔盐反应炉的相关研究又回来了，NRG正在进行一系列辐射测试，以了解熔盐核燃料的影响。据该公司称，这项研究始于2015年的SALIENT-01实验，当前的工作包括反应炉材料的研究，以及熔盐燃料的加工和提纯。
目前研究是在辐射测试，包括研究在放射性环境中，熔盐燃料要是冷却到接近室温时，会发生什么事，明年就会进行反应炉合金的腐蚀测试，以确定哪一种合金可以有效抵抗熔盐燃料。除了荷兰，英国也有熔盐炉的研究，一家小型核能公司莫尔泰斯能源(Moltex Energy)通过眾筹投资网站Shadow Fundr，筹集了600万英镑（2.3亿新台币）的研发经验。该公司将可在加拿大开始预定可程序，在英国开展进一步的业务，他们将自己的熔盐炉称为稳定融盐反应炉（SSR）。
该公司表示：「当替代燃料价格便宜时，包括煤炭与天然气，这样的化石燃料将最终被取代。零碳是重要目标，但电价也必须便宜，核能就能达成这个目的。（能源新闻网）
虽然轻水反应炉和MSR其实都依循相同的核分裂原理工作，但它们的工程设计却截然不同。在轻水式反应炉里，核燃料是覆着锆合金护套的铀238与低浓度235，它们以热中子来反应反应炉里都是普通水，这些水既可以充当反应器的减速剂，又可以担任冷却剂。当中子撞击铀原子时，它们会分裂成两个轻质原子，在这过程中就会释放一点点能量，只要反应持续，成为连锁反应，释放更多中子，就能持续发热。在这个过程中，水减慢中子的速度来缓和反应，增加中子撞击原子的机会。
这个系统已经使用了60多年，是现行最主要的核反应炉，儘管它在公眾中享有盛誉，在所有主要能源中，每千瓦的安全记录都是最好的。然而，轻水反应炉里的水，必须保持在非常高的压力和温度下，这是个缺点，也是2011年福岛核灾的致命伤，一但水份流失，高热的核燃料会熔化，一但掉到炉底，就称为炉心熔毁。
至于熔盐反应炉就不会有类似的问题，熔盐炉的燃料与盐，盐代替水做为减速剂，并且与核燃料混合在一起，盐已被加热到像液体一样融化和流动的程度，这大约是在几百甚至几千度之间。这样的炉子没有燃料棒，但是仍有石墨棒来减速，它起缓和剂作用，并控制反应的强度。
儘管熔盐反应炉从未发展成实用的商业发电厂，但在世界各地的各个核能中心，都对熔融盐反应炉寄与厚望，因为这种炉子的核燃料取得更容易，除了铀以外，也能使用钍，而钍是比铀还要丰富的元素。并且它还能直接使用现行的用过核燃料(俗称核废料)，也就一劳永逸的解决耗乏燃料问题。
此外，熔盐反应炉还有一个明显好处，就是无需关机即可重填燃料。现行的反应炉需要关机，先把反应停止后，才能抽出旧燃料，再装填新燃料，在这段更换燃料的过程中，核电厂无法供电。相对的，熔盐反应炉可以在持续运转时就填入新鲜的熔盐燃料。这是因为它们是在较低的压力下运行，在常规压力下打开反应炉不会有事。并且不产生蒸汽或潜在爆炸性的氢气，也就杜绝了福岛核事故的原因。
讲了这么多好处，那又为什么它发明了几十年，却没有商业应用呢?因为它也有许多缺点。首先是熔盐式燃料，它不仅很热，而且具有腐蚀性，1960年代的实验反应炉，就是因为熔盐燃料伤害了反应炉才停止实验，然后全力研发轻水式反应炉的。
但是，现在的材料科技又胜于50年前，因此，熔盐反应炉的相关研究又回来了，NRG正在进行一系列辐射测试，以了解熔盐核燃料的影响。据该公司称，这项研究始于2015年的SALIENT-01实验，当前的工作包括反应炉材料的研究，以及熔盐燃料的加工和提纯。
目前研究是在辐射测试，包括研究在放射性环境中，熔盐燃料要是冷却到接近室温时，会发生什么事，明年就会进行反应炉合金的腐蚀测试，以确定哪一种合金可以有效抵抗熔盐燃料。除了荷兰，英国也有熔盐炉的研究，一家小型核能公司莫尔泰斯能源(Moltex Energy)通过眾筹投资网站Shadow Fundr，筹集了600万英镑（2.3亿新台币）的研发经验。该公司将可在加拿大开始预定可程序，在英国开展进一步的业务，他们将自己的熔盐炉称为稳定融盐反应炉（SSR）。
该公司表示：「当替代燃料价格便宜时，包括煤炭与天然气，这样的化石燃料将最终被取代。零碳是重要目标，但电价也必须便宜，核能就能达成这个目的。（能源新闻网）
