世界首个钍基熔盐堆诞生,它被美国嫌弃,中国却将它做成世界第一

白翠评历史 2024-02-08 10:28:48

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世界首个钍基熔盐堆诞生,被美国嫌弃,中国却将它做成世界第一。

二战期间,在发展核技术的过程中,美国完成了钍基熔盐堆的建设,发展出了钍基熔盐核电技术。然而,后来美国突然间又放弃研发该技术,给国际社会留下了许多困惑。

那么,美国为何放弃研发这技术?中国又为何能将它做成世界第一?

众所周知,美国在二战期间就制定了核研发计划,而且获得了很大成就,1945年投到广岛和长崎的两枚原子弹就是证明。

除了原子弹,核能发展过程中的钍基熔盐堆和钍基熔盐核电技术就是不得不说的重要技术。

钍基熔盐堆是一种核能系统,它的主要优势在于安全性,因为在核技术发展过程中,最担心的就是核辐射和核爆炸,一旦发生事故,所造成的伤害就是不可逆的。

传统上的核反应堆有两种,分别是重水堆和压水堆。

重水堆的弊端非常明显,一是重水堆核电站中的重水有很多危害,有很强的放射性污染,会对人体和环境造成污染。二是重水的生产成本很高,还容易造成核扩散。

轻水堆的弊端同样明显,核废料的处理问题是清水反应堆的一大难题,而且清水反应堆的燃料组件在制造和更换时需要很高的成本和技术。

相比于重水堆和轻水堆,熔盐堆属于第四代先进反应堆的6个候选堆之一。

熔盐堆也属于核裂变反应堆,但它跟其他类型的核反应堆非常不一样,主要区别是在主冷却剂上,所以它比重水要安全的多,还能降低成本和事故风险。

当钍元素与熔盐堆结合在一起时,核技术的成本和安全性能又得到了提高。

在钍元素之前,铀资源是核电站的常用燃料,但铀的储量并不多,而且国际社会对铀的使用非常早,可以说是伴随着核技术的产生,铀就得到了使用。

目前,核电工业使用的燃料基本上都是铀基核燃料,随着国际能源需求的增长,寻找铀基核燃料的替代品变得很迫切。

于是,开发钍基核燃料来代替铀基核燃料就十分必要了。从储量上来看,在整个地球,钍资源的储量是铀的3-4倍。

与此同时,由于掌握钍基熔盐核电技术的国家比较少,所以钍的使用量在过去远远少于铀。

更关键的是,虽然我国的铀储量不太丰富,但钍资源的储藏量非常丰富,已探明的就超过了30万吨,而且分布在全国各地。

以内蒙古包头的钍资源为例,当地的钍矿、铁矿和稀土金属矿是共生矿,所以在开采铁矿和稀有金属的同时,也可以开采钍矿。

从钍的性能上看,天然钍的化学性质比较稳定,通过中子轰击,可以产生铀233,是潜在的核能资源。

作为核燃料,钍和铀的效能相差不多,而且钍更清洁和稳定,被科学家视为是未来燃料。因此,钍基熔盐堆往往比铀核反应堆更受科学家们的欢迎。

随着研究的深入,钍基熔盐堆核能系统包括液态和固态两种研发方向,主冷却剂是一种熔融态混合盐。从时间上来看,液态熔盐堆的研发历史更长,技术也更成熟。

以液态燃料为基础的钍基熔盐堆核能系统集合了几大优势。

一是安全性得到了保障,因为它是液态的,燃料本身就是熔化的,所以不需要专门制作固体燃料组件,节省了成本,也不存在堆芯熔化风险。

二是能够有效利用核资源和防止核扩散,因为熔盐堆基本上不使用或少量使用浓缩铀,而且只会产生少量的钚,毕竟制造核武器也需要钚,这样,就能最大程度上防止核扩散。

三是能够在地表下面建造钍基熔盐堆,熔盐堆常温时是固态,避免了因泄漏而导致大量的核污染,还能防止自然灾害和人为袭击等破坏。

既然钍基熔盐堆核能系统有很多好处,那么,美国为何会选择抛弃?

美国选择研发核武器,主动放弃了已经迈入门槛的熔盐堆技术。

早在20世纪40年代末,美国就已经开始研发熔盐堆技术,最早是开始于美国的“曼哈顿计划”。

很显然,在美苏对峙的背景下,美国是出于军用目的才要研发这项技术的。

当时,美国研究这项技术主要是为了满足空军的需要,因为空军想为轰炸机提供航空核动力,毕竟此时的美国海军已经有轻水堆为海军潜艇提供核动力装置。

于是,经过层层筛选,这项研究任务最终落到了美国橡树岭国家实验室的肩上,它的首要任务是建成核能引擎反应堆,成功研发航空核推进装置。

1954年,橡树岭国家实验室建成了第一个熔盐堆实验装置——航空反应堆实验。

这个熔盐堆从建成开始,一直运行的非常成功,大概运行了一千多个小时,而且很稳定,容易控制。

在燃料使用方面,熔盐反应堆可以使用不同的燃料,甚至能焚烧其他反应堆产生的超铀元素废物。

正当美国的熔盐堆实验进展顺利的时候,美国却产生了要放弃熔盐堆技术的想法,并对这项技术逐渐没了兴趣。

美国五角大楼代表的军方对这项技术最终选择放弃这项技术,主要有两个原因,一是因为战略弹道导弹的迅速发展使核动力轰炸机的研发丧失了军事应用价值。

相比于核动力轰炸机,弹道导弹具有体型大、射程远、速度快、精度高和威力大的特点。

根据射程远近,弹道导弹可以分为1000公里以下的近程弹道导弹,1000-3000公里的中程弹道导弹,3000-8000公里的远程弹道导弹和8000公里以上的洲际弹道导弹。

这样的话,弹道导弹从本土发射,就可以打击到任何距离的敌方目标,这显然比深入敌方或靠近敌方的核动力轰炸机要更有效,也更保险。

二是因为当时的熔盐堆以铀燃料为主,而且技术不成熟,容易发生事故,对人体的伤害和环境的污染非常明显。

考虑到这些因素,在20世纪60年代,熔盐堆的研发方向逐渐从军用转向了民用,美国政府在其中发挥了更重要的作用。

1965年,美国的橡树岭国家实验室建成了液态燃料熔盐实验堆,而且成功运行了近五年,是迄今为止唯一一个液态燃料反应堆。

20世纪70年代,橡树岭国家实验室完成了增值熔盐堆的设计,技术又向前迈进了一步。

然而,70年代是美苏冷战的高潮时期,苏联在第三世界发起了广泛的攻势,扶植安哥拉亲苏力量,支持越南入侵柬埔寨,顶峰是苏联直接入侵阿富汗。

美国对苏联在世界范围内的攻势感到很恐惧,担心苏联势力范围的扩大,会挤压掉美国和西方的影响力。

在这样的背景下,对美国来说,发展核武器就变得非常重要,这种重要性显然要远远大于发展民用核能。

更何况,发展民用核能还需要大量的资金投入和科学家资源,所以美国当时更愿意发展以攻击为主的核武器,民用核能只能被暂时搁置。

70年代也是美国整体收缩的时代,尼克松上台后,开始改变外交政策思路,公开表达了不愿意过度承担海外义务的意愿,因为美国必须要关注国内。

当时,在美国国内,美国政府需要面对的是滞胀危机。

这场滞涨危机是由1973年第四次中东战争引爆的,原因是美国和西方公开支持以色列,引发了中东石油国家采取提高油价和减产石油的集体行动,导致国际油价猛增。

与滞胀危机并行的是失业率的增加,大量失业人员的出现又增加了美国政府的财政支出,因为政府必须要拿出部分财政救济这些失业者。

久而久之,用于军事支出的军费就会相应地减少,在美国军方坚持绝不能停止研发核武器的情况下,只能削减对民用核能的研发投入,熔盐堆也就随之搁置了。

那么,中国是在什么情况下开始关注和建成了钍基熔盐堆的呢 ?

中国的钍基熔盐核电技术全球领先,世界首个钍基熔盐堆就此诞生!

虽然中国对钍基熔盐堆的研究要晚于美国,却凭着坚持不懈的精神取得了巨大的进步,让美国刮目相看。

20世纪70年代初,我国科学家们注意到了美国建成的熔盐堆,发现熔盐堆非常符合中国的要求,于是科学家们就想为中国也建造一座熔盐堆。

最初,科学家们给我国熔盐堆研究定的目标是民用核能,这也是为了解决当时我国华东地区少煤缺电的情况,因为早在1969年底,上海就已经向国家报告过此事。

1970年,我国成立了核电站建设工程领导小组,组建了“728办公室”,专门负责实施“728工程”,多个大学、研究所和工厂参加了这一工程。

也就是从1970年开始,中国的核电发展正式起步。

在“728工程”的推进过程中,科研人员本来是想选择钍基熔盐堆作为发展民用核能的起步点,但是当时的科技和经济水平不足以支撑这项研究,所以就转为建设轻水压水堆。

1971 年,“728工程”终于建成了零功率冷态熔盐堆,验证了熔盐反应堆的理论假设。

在选址问题上,“728工程”的选址包括江阴、温州、台州、舟山、杭州、上海奉贤和苏州等地区,最后才选定了浙江省海盐县秦山,并建成了秦山一期核电厂。

不过,中国在最开始接触熔盐堆技术的时候,经历了千难万险,攻克过美西方封锁、科研人员短缺、经费不足和仪器设施不够先进等一系列问题。

当时,美西方对中国进行了非常严格的技术封锁,虽然1972年中美关系正常化,但两国一直到1979年才建交,两国关系在中间还有些小波澜。

即便后来两国建交了,美国也没有完全放弃对中国的技术封锁,更别提技术分享了。

一直以来,美国就非常注意保护自己的先进核技术。例如,1946年,美国出台了第一项原子能法案《麦克马洪法》,主要是为了保证美国的核垄断地位。

《麦克马洪法》规定,禁止向任何国家泄露制造和使用原子武器,以及核裂变材料生产和使用的信息。当然,这里的“任何国家”也包括美国的西方盟国。

既然美国都不愿意把核技术与西方盟友分享,那就更不会与中国进行技术共享了,而且美国对中国的技术封锁还没有取消。

面对国外的技术封锁,中国科研人员们只能自己摸索,在实验中不断试错。除了技术封锁,国内的计算机等硬件也比较匮乏,科研人员们也只能硬着头皮没日没夜地人工计算。

经过长期的研究,我国终于在1982年向全世界宣布建设秦山核电站的决定,我国的民用核能事业向前迈进了一大步。

冷战后,能源危机和环境问题为钍基熔盐堆的发展提供了机遇,中国开始重拾过去打算建设钍基熔盐堆的设想。

与此同时,美欧国家也开始重新对钍基熔盐堆研究感兴趣,尤其是欧洲国家进行了联合研究。一些美欧国家的公司也积极地推动熔盐堆的研发。

在这些研究中,我国最终凭借着多年不断的核技术研究积累,在甘肃武威市建成了世界首个钍基熔盐堆,并正式动启动了试运行。

一旦试运行成功,中国将能够在未来引领第四代核能技术的发展潮流,还能够早日将钍基熔盐堆投入商业运行。

不仅如此,钍基熔盐堆的应用前景非常广阔,它还能解决中国的能源需求问题,在保护人民和环境的同时,继续发展核能,适应了绿色发展的新理念。

回看历史,我国的核能发展虽然起步晚,但是科研人员们一直秉持着坚持不懈的精神,在世界其他国家搁置熔盐堆研究时,他们也继续坚持,而钍基熔盐堆的成功建成就是回报。

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8 阅读:6017
评论列表
  • 2024-02-14 21:23

    本人认为,应该大力推广应用钍基熔盐堆的新核能,为我国经济、军事的绿色发展贡献力量!

    用户96xxx82 回复:
    本人还认为,我国应该把钍基熔盐堆小型化,广泛地用在车、船和飞机上--届时,我国可以向世界大量销售这些应用新核能的产品………
  • 2024-05-01 11:17

    胡说八道,美国放弃钍基堆是当时解决不了材料问题。美政府不给拨资金研发就停了。中国科学院持续给经费,解决了材料,特种泵后,发现很好用,在甘肃建了一个示范堆,运行良好。

  • 2024-02-15 18:57

    这个应该用在航母和核潜艇上

白翠评历史

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