液體氟釷反應堆

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液體氟釷反應堆
氟化液態鹽 FLiBe

 液體氟釷反應堆粵拼jik6 tai2 fat1 tou2 faan2 jing3 deoi1英文liquid fluoride thorium reactor,縮寫:LFTR)係種熔鹽反應堆(MSR)。 LFTR 將熔咗喺氟化液態鹽,做燃料,通過「釷燃料循環」放出能量。

喺 LFTR 裏頭,釷同鈾233熔喺載體嘅氟化鹽,混合形成液體燃料。一般操作嘅情況,將液體燃料由反應核心泵去熱力交換器,非放射性嘅次級鹽,喺分隔嘅系統,吸收反應放出嘅熱能,次級鹽再將熱能傳畀蒸汽渦輪機或閉合循環氣體渦輪機(closed-cycle gas turbine)[1],去發電。

呢項技術最早喺20世紀60年代嘅美國橡樹嶺國家實驗室研究。最近世界各地再有興趣[2]。日本,中國,英國,美國私人,捷克,加拿大[3] 同澳洲嘅公司都話有意開發同商業化呢個技術。LFTR 幾乎每方面都同用緊嘅核反應堆唔同:用釷唔用鈾-235,無需閂機直接泵走啲燃料,意味住冇核心熔化嘅風險,操作環境比較高溫低壓[4],都係潛在嘅優勢。

背景[編輯]

到咗1946年,發現核裂變之後八年,三個裂變同位素可以用做核燃料[5][6]

  • 鈾-235:係核分裂鏈式反應嘅物質,係天然鈾嘅 0.72%
  • 鈈-239:可以由非裂變嘅 鈾-238 整出嚟(天然鈾嘅 99%)
  • 鈾-233:可以由非裂變嘅 釷-232 整出嚟(約天然釷嘅 100%;比地殼嘅鈾多四倍[7]

釷-232、鈾-235 同鈾-238 已經存在咗超過四十五億年,早喺地球形成嗰時就有;係恆星死後嘅產物,銀河系四圍都有。

由於技術同歷史嘅原因[8],呢三種燃料各有各嘅反應堆。鈾-235 係而家世界上最主要嘅核燃料,通常用喺輕水式反應堆。鈾-238/鈈-239就用喺液態鈉快中子增殖反應堆(liquid sodium fast breeder reactors)同加拿大 CANDU 重水鈾反應堆。釷-232/鈾-233最適合熔鹽反應堆[9]

最先係歐枌溫伯格喺橡樹嶺國家實驗室研究熔鹽反應堆。成功設計、起兩個反應堆嘅初型,重用得嘅;就係1954年嘅飛機實驗反應堆(Aircraft Reactor Experiment)同1965年到69年嘅熔鹽反應堆實驗,兩個試驗堆都用咗液體氟化鹽燃料。個實驗計劃喺1970年代頭收擋,溫伯格畀人抄魷[10]。而美國嘅熔鹽反應堆研究一直停滯不前[11][12]。時至今日,呢兩個就係史上唯一嘅熔鹽反應堆。

好處[編輯]

LFTR 比傳統嘅鈾輕水反應堆有更多優勢[7][13][14][15][16][17]

  • 內在嘅安全:
  • 穩定冷卻劑
  • 低壓操作
  • 冇壓力積埋
  • 慢熱
  • 核心安全保障
  • 核廢料年期短
  • 副產品做唔到核武
  • 大把釷:
  • 高效率反應堆
  • 唔使提練:鈾-235少過1%,所而提練先用得。釷-232 唔要提練。

[編輯]

  1. LeBlanc, David (2010). "Molten salt reactors: A new beginning for an old idea" (PDF). Nuclear Engineering and Design. Elsevier. 240 (6): 1644. doi:10.1016/j.nucengdes.2009.12.033. 
  2. Stenger, Victor (12 January 2012). "LFTR: A Long-Term Energy Solution?". Huffington Post. 
  3. Williams, Stephen (16 January 2015). "Molten Salt Reactors: The Future of Green Energy?". ZME Science. 喺12 August 2015搵到. 
  4. Warmflash, David (16 January 2015). "Thorium Power Is the Safer Future of Nuclear Energy". Discover Magazine. 喺22 January 2015搵到. 
  5. UP (29 September 1946). "Atomic Energy 'Secret' Put into Language That Public Can Understand". Pittsburgh Press. 喺18 October 2011搵到. 
  6. UP (21 October 1946). "Third Nuclear Source Bared". The Tuscaloosa News. 喺18 October 2011搵到. 
  7. 7.0 7.1 Hargraves, Robert; Moir, Ralph (July 2010). "Liquid fluoride thorium reactors: an old idea in nuclear power gets reexamined" (PDF). American Scientist. 98 (4): 304–313. doi:10.1511/2010.85.304. 
  8. "Lab's early submarine reactor program paved the way for modern nuclear power plants". Argonne's Nuclear Science and Technology Legacy. Argonne National Laboratory. 1996. 
  9. Sorensen, Kirk (2 July 2009). "Lessons for the Liquid-Fluoride Thorium Reactor" (PDF). Mountain View, CA: Google. (原先內容 (PDF)喺12 December 2011歸檔). 
  10. MacPherson, H. G. (1 August 1985). "The Molten Salt Reactor Adventure". Nuclear Science and Engineering. 90: 374–380. (原先內容喺4 June 2011歸檔). 
  11. Weinberg, Alvin (1997). The First Nuclear Era: The Life and Times of a Technological Fixer. Springer. ISBN 978-1-56396-358-2. 
  12. "ORNL: The First 50 Years - Chapter 6: Responding to Social Needs". 喺12 November 2011搵到. 
  13. 引用錯誤 無效嘅<ref>標籤; 無文字提供於名為Wash1097嘅參照
  14. "Molten Salt Reactors: A New Beginning for an Old Idea" (PDF). 喺24 October 2012搵到. 
  15. "Potential of Thorium Fueled Molten Salt Reactors" (PDF). 喺24 October 2012搵到. 
  16. "6th Int'l Summer Student School on Nuclear Physics Methods and Accelerators in Biology and Medicine (July 2011, JINR Dubna, Russia)" (PDF). Uc2.jinr.ru. 喺24 October 2012搵到. 
  17. Cooper, N.; Minakata, D.; Begovic, M.; Crittenden, J. (2011). "Should We Consider Using Liquid Fluoride Thorium Reactors for Power Generation?". Environmental Science & Technology. 45 (15): 6237. doi:10.1021/es2021318.