這種核反應堆不僅能發電，還能消滅全世界的核武器！

知識 01-26

導語：托木斯克理工大學核科學與工程學院的科學家們正在開發一項技術，可以創建含釷燃料的高溫氣冷低功率反應堆。該大學的科學家們建議可以在這些反應堆中使用武器級鈈作為燃料，將其轉化為電力和熱能。而且，釷反應堆產生的熱能還可用於氫氣工業生產，該技術也是淡化水的一種可行性方案。

長期以來，釷反應堆一直被認為是傳統核反應堆的一種更清潔、安全的替代品，而且最近俄羅斯的一項新研究為釷反應堆帶來了另一個潛在的優勢。來自托木斯克理工大學（TPU）的科學家們提出了一種新的釷反應堆設計方案，可以在生產電能和熱能的同時燒盡武器級的鈈，並處理核廢料。

圖|自20世紀70年代以來的第一次釷鹽實驗

來源：都能源世界

武器級鈈（鈈-239）是核能發電的危險放射性副產品之一，其半衰期超過24000年，而且存儲和處理都堪稱棘手。反應後的副產品鈈-239中雖然還有潛在未利用的能量，但是想要利用它們，還需要進一步昂貴複雜的化學處理過程，這樣得不償失。

於是，他們的解決方法就是引入釷。這種元素在自然界儲量更豐富，比鈾更潔凈，而且效率更高，因此釷反應堆長期以來一直被認為是替代常規核反應堆的一種可行方案。美中不足的是，這些脫穎而出的屬性是雙刃劍，它們同時也帶來了一些新的問題。

一旦原子在核反應堆中高溫加熱，其連鎖反應基本上可以保持自反饋。詳細點來說，就是中子撞擊燃料源（通常是鈾）的原子核，將其分解成質子和中子，並在裂變過程中釋放能量。這樣更多的中子會隨著能量釋放出來，而這些中子又可以用來裂變其他原子。

問題是，這種看似安全的自維持循環也可能會招致最具破壞性的結果。如果核電站操作人員失去對連鎖反應的控制，或者不能使反應材料正常冷卻，整個體系就會發生崩潰，導致像在切爾諾貝利和福島發生的核泄漏災難。

釷本身並不能維持這個反饋迴路。這意味著它不會自行失控；但是要想用它發電，還需要其他一些放射性材料。而這正是托木斯克理工大學所研究的方向。

俄羅斯研究人員計劃使用武器級的鈈來促進這一反應，從而使核反應堆獲得釷帶來的安全增益，同時也能妥善處理核廢料。據這個小組所述，反應堆可以燒盡幾乎所有的武器級鈈，產生由石墨，鈈和其他不具核風險的衰變物組成的混合廢料。

這項研究的作者謝爾蓋·貝登科（Sergey Bedenko）說：「在蘇聯時代，由於軍備競賽，政府儲備了大量的武器級鈈。儲存這種燃料的成本是巨大的，因此現在需要將它們妥善處理。美國的方法是化學處理和燃燒，而我們俄羅斯則選擇將它們應用於反應堆中，做到物盡其用。當然，仍有一定數量的鈈需要在放射性廢物填埋場進行填埋處理。現在，我們的技術改進了這個缺點，因為它可以燃燒掉97％的武器級鈈，等所有的武器級鈈都被這樣處理完後，我們再考慮在釷反應堆中使用鈾-235或鈾-233。「