40年之後：科學家重啟釷鹽反應堆實驗

荷蘭核研究與諮詢集團（NRG）的科學家們，正將目光重新瞄向 1970 年代的研究課題，以期滿足未來的能源需求。在1976 年的時候，NGR 團隊曾經對釷熔鹽反應堆技術進行過實驗，其有望帶來更清潔、安全的核反應堆，提供全球規模的能源供應。全球追求低碳的政治壓力下，核能似乎成為了一種理想的選擇。核反應堆在可靠性上有著可靠的記錄（每瓦特致死率最低），且建設和生命周期內的碳排放比風能和太陽能設施還要低。

上圖是 1970 年代首次進行的釷鹽反應堆實驗

不過核能確實有四個主要的缺點：

首先，反應所需的鈾元素太過稀少，製備成本也相當高。

其次，生產核燃料的技術，也可用於製造武器。

第三，舊式核反應堆的設計，存在著發生災難性崩潰的危險。

第四，沒人能給出一個所有人都可以接受的、長期的核廢料處理策略。

極高純度的釷鹽被小心放置到特製的坩堝中。

克服這些問題的其中一種方法，舊式用不同的裂變材料，取代傳統的鈾或鈈。而自上世紀 40 年代以來，最具吸引力的選擇，就是釷。

與鈾不同，釷的儲量豐富而廣泛，因而不需要像製作濃縮鈾那樣費心、也無法輕易轉而製造炸彈。此外，釷反應堆擁有天然的安全設計，如果反應失去控制、可以輕鬆將之關閉。

釷反應堆的放射性廢棄物，壽命也相對較短 —— 短短几個世紀，即可變得無害。

在 Petten 測試反應堆的內部，帶電粒子的運動速度比光速還要快。

如果你將足夠多的鈾（精鍊燃料級）堆疊在一起，其釋放的中子輻射就足以推動鏈式反應。在此過程中，鈾原子就能自我維持原子核裂變。

然而釷反應堆的最大障礙，就是其自身難以達到臨界質量。因此釷燃料必須與鈾混合，或者藉助其它外部中子源來啟動反應過程。

一名 NRG 科學家正準備將釷元素放入要測試的 Petten 反應堆中。

從 1960 年代、直到 1976 年，美國橡樹嶺國家實驗室（ORNL）進行過讓氟化釷在熔融鹽中溶解（而不是固體燃料元素）的實驗。

儘管結果很有希望，這種方法還是被放棄了。自那時起，中國、印度、印尼等國都進行過釷反應堆實驗，也曾考慮使用熔融鹽作為燃料。但直到 NRG 接過指揮棒，橡樹嶺國家實驗室的方法才被重新啟用。

上圖為定製的測試設備，釷鹽位於最中心的位置。

在歐盟實驗室聯合研究中心，NRG 將進行多個階段的鹽輻照實驗（SALIENT），以便將釷熔鹽反應堆（TMSR）提升到足夠商用的工業規模。

據遊說團體 Thorium Energy World 所述，實驗第一階段著重於移除釷燃料在生命周期（核裂變過程中）產生的貴金屬。（分離釋放能量前，釷變成了鈾）

World's First Thorium Molten Salt Experiment in over 45 Years

一旦達成該目標，他們下一步將確定建造 TSRM 反應堆的普通材料性能有多好。其必須能夠經受得住腐蝕性的高溫鹽混合物，或者尋找其它方法來降低維護和運營成本。

這或許包括一種叫做「哈斯特洛伊」（hastelloy）的耐蝕鎳基合金，或者鈦-鋯-鉬（TZM）合金。

[編譯自：New Atlas, 來源：Thorium Energy World]

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