可再生能源技術如何支持核工業？

【導言】相對於基於化石燃料的傳統能源系統，核能、太陽能、風能均可提供更為清潔的能源，然而各種能源均有各自的缺點。不過研究發現，可以將核電與可再生能源結合起來利用，以充分利用這幾種能源的各自優勢，達到能源利用最佳效果。

相對於基於化石燃料的傳統能源系統，核能、太陽能、風能均可提供更為清潔的能源，然而各種能源均有各自的缺點。如太陽能和風能需要穩定的發電天氣條件，而核電不能快速的調高功率或者調低功率來滿足實時能源需求，並且還會產生放射性廢物。但是，我們可以將核電與可再生能源結合起來利用，以充分利用這幾種能源的各自優勢，達到能源利用最佳效果。

核能-可再生能源混合系統的組成部分

混合能源系統通常有以下組成部分：

1. 核反應堆：通常小型模塊化反應堆(

2. 蒸汽發生器：用於反應堆發電。

3. 可再生能源發電設備：通常為風力渦輪機、太陽能電池板，或者二者都有。也可以使用其他形式的可再生能源。

4. 能源存儲：通常使用熔鹽或者耐火磚來儲能，也可以使用其他方法來存儲多餘的能量，直至這些能量被用於電網發電。

5. 工業過程(設施)：可再生能源以及核能發電過程可產出高附加值的產品，產品包括汽油、氫氣以及水等。

混合太陽能-核能系統

目前已經提出了幾種太陽能-核能系統設計方案，核反應堆將產生3000攝氏度的高溫蒸汽，太陽能熱板也可以將過熱鹽加熱至熔融鹽狀態，而這些熔融鹽有優異的保溫性能。這樣，可實現可連續發電。

研究發現，混合太陽能-核能發電站要比單一的核能或者太陽能發電廠的發電效率要高得多。隨著太陽能熱電轉化的大幅增加，這種混合能源未來的盈利能力更高。

混合風能-核能發電站

最近採用基於物理學建模方法對核能與俄懷明州風力發電場相結合的技術可行性進行了評估，研究確認了其解決風力發電功率變化的能力，不過還需要進一步對可與風力渦輪發電機聯合使用的最佳核反應堆設計進行研究評估。

混合地熱能-核能發電站

目前已經提出了與地熱能配對的核反應堆設計數學模型。

這種能源系統的基礎設計包括：

可通過地熱系統注入井將流體注入到熱干岩（HDR）區域（例如，3000至4000米深的井筒內），以及抽取井，可通過抽取豎井將熱流體抽取出來用於高溫蒸汽發電，核反應堆位於HDR區域，其可為此區域補充熱量。

這種策略不僅具有創新性，而且它還具有安全性、高效性。因為核反應堆位於地下的特點，其堆芯是完全封閉的，放射性廢物可在封閉的內部空間處置。此外，核能加熱對傳統地熱系統中普遍存在的熱損耗進行補償，從而延長了地熱能的使用壽命並提高了其盈利能力。

將核廢料轉化成電力

另外一項新技術並不是混合能源技術，不過其可將核廢料本身變成一種長效能源來源。這個令人興奮的技術是由布里斯託大學（University of Bristol）的科學研究小組開發的，其可將大量的核廢料轉化成為電力來源，該項技術將放射性廢物封裝在人造鑽石中，將這種「電池」置於電路中則可以產生電流。

科學家們已經使用鎳-63作為輻射源來製造這種「鑽石電池」，作為一種原型電池，這項技術應用前景良好，核反應堆中石墨棒的表面有大量的碳-14（核廢料），而且像鎳-63一樣，碳-14也可以發生β衰變，其可被固體材料快速吸收，而且用於封裝碳-14的金剛石是是世界上最堅硬的自然物質，其可以確保對輻射的安全控制。

這些「鑽石電池」壽命遠超傳統電池，碳-14電池損失一半電力的時間大約為5730年。最終，這些電池可以取代傳統電池，尤其是那些在需要長其運行的電池，例如起搏器、衛星、高空無人機以及航天器等。不過，現在這種電池只是一種原型，還需要繼續發展。

未來發展

混合核能-可再生能源系統可在減少溫室氣體排放方面發揮重要作用，同時還可以提高能源利用效率和可靠性。儘管這些能源需要進行更多的原型設計對其可靠性加以證明，不過它們（如鑽石電池）已經暗示了能源的未來發展。

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