核动力发动机运行原理图,核动力轮船发动机原理

首页 > 汽车 > 作者:YD1662023-04-25 00:12:16

一提起核燃料,我们首先想到的是铀,但其实,有一种名字很“土”,半衰期比宇宙年龄还要长,高达140.5亿年的元素,它也是铀的超级替补,这就是钍。而熔盐堆主要是指“钍基熔盐堆”

钍是什么

在科幻小说中,未来世界是可以直接“烧”岩石的,从理论上讲,这并没有夸张。因为独居石这种石头中就含有大量的钍,而含量高的可达8%

8%含量看上去似乎也不是那么高,但我们得知道,当今主流的核反应堆,以压水堆为例,核燃料中参与裂变的铀235含量只在2%~4.4%之间

核动力发动机运行原理图,核动力轮船发动机原理(1)

图为独居石,图片来自Ra'ike

在原子家族中,钍排在第90位(原子序数),与排在第92位的铀仅相差两位。

但比铀更优越的是,钍的含量要高得多,地球上,钍的蕴藏量是铀的3倍到4倍,而有报道认为,钍就跟铅一样普遍。总部设在美国的钍能源联盟估计,如果美国的用电量不变,则美国的钍蕴藏量足够供电超过1000年

诺贝尔物理学奖获得者、粒子物理学家卡罗·鲁比亚说:“目前中国通过进口铀来满足现有的、待建的核电站的需求,如果用钍,那么中国就根本不需要依赖进口了。”

钍的蕴藏量比铀大得多,这是世界公认的。现在的问题是,在反应堆中,钍是怎么产生能量的?它也像铀235一样,会裂变吗?

不会

钍基熔盐堆原理

核动力发动机运行原理图,核动力轮船发动机原理(2)

铀235的裂变动图

铀235被中子撞击后,裂变并产生中子,从而有连锁反应。但钍不具备铀235这样的特性。不过,这不难解决。

古有点石成金术,而今有中子术。

自然界存在的钍是钍232,当它吸收一个中子后,就变成了钍233,钍233再经过两次β衰变后,就摇身变成了铀233。

而铀233就跟我们熟悉的铀235一样了,只要有中子撞击,铀233就会裂变并产生大量中子,这些中子反过来又去将钍232增值,如此就能循环下去了

还有哪些优势

钍基熔盐堆中,因为高温,钍和其他盐是以一种熔融的形态存在的,反应堆中,熔盐自身既是加载核燃料的载体,且因为是循环流动,所以它同时也是冷却剂。

而像大家熟悉的压水堆,它是通过循环水作为冷却剂,这让反应炉需要常年保持在150个大气压左右。

而钍基熔盐堆因为可以不使用水作为冷却剂,因此反应炉内是在常压下进行,安全性更高

核动力发动机运行原理图,核动力轮船发动机原理(3)

另外,又由于是常压,所以反应堆可以做得很小很小,可以小到常规反应堆的几百分之一,甚至千分之一,这意味着,它可以应用在核潜艇,甚至是科幻中的核轰炸机上。

核动力发动机运行原理图,核动力轮船发动机原理(4)

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