Thor可以为下一代核反应堆提供动力吗?

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印度孟买的Bhabha原子研究中心(BARC)核研究反应堆内使用的thor颗粒。Pallava Bagla/Corbis/Getty Images

作为气候变化使地球的生活变得不那么愉快,核能正在受到更多关注。太阳能和风能可以帮助减少温室气体的排放,但是如果可以找到解决气候变化的解决方案,核电可能会成为其中的一部分。

尽管核能不会产生改变气候的气体,从而带来其他电力来源,但它具有某些风险。首先,从核电厂处置放射性废物是一个困难的问题 - 如何处理这种危险的副产品?另外,如果核心融化并造成环境灾难,就像1986年在乌克兰切尔诺贝利发生的那样,会发生什么?还有其他问题,但是鉴于我们目前的能源困境,有很多理由继续插入使核电更安全的理由。

核反应堆由裂变(一种核链反应)运行,其中原子分裂以产生能量(或者在发生核弹,大规模爆炸)。

“全球大约有450个核反应堆正在运行,它们都需要燃料。”史蒂夫·克拉恩(Steve Krahn),范德比尔特大学民用与环境工程系的教授在一封电子邮件中。他指出,在大多数情况下,这些反应堆在铀235(U-235)上运行,以及部分回收燃料的国家 - 法国,俄罗斯和其他一些国家 - 混合回收的plutonium-239,使所谓的混合物混合在一起- 氧化燃料。

p是来自核反应堆的二手燃料的副产品,它可以像法国和其他几个国家一样,从当今的核反应堆中回收核燃料的基础。但是,它是剧毒的,它是核武器最常用的材料,这是科学家继续探索其他选择的原因之一。

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德国物理化学家奥托·哈恩(Otto Hahn)于1944年因发现诺贝尔化学奖而获得诺贝尔化学奖,弗里茨·斯特拉斯曼(Fritz Strassmann)和莉丝·梅特纳(Lise Meitner)是铀和th的核裂变。
STF/AFP/Getty图像

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什么是thor?

一些科学家认为元素the是我们核电问题的答案。thor是一种略带放射性的,相对丰富的金属 - 大约像锡一样丰富,比铀更丰富。它也很普遍,在印度,土耳其,巴西,美国和埃及特别集中。

但是重要的是要注意,thor不是像铀这样的燃料。不同之处在于,铀是“裂变”,这意味着如果您一次可以在一次地点获得足够的铀,就会产生可持续的链反应。钍, on the other hand, is not fissile — it’s what scientists call "fertile," meaning that if you bombard the thorium with neutrons (essentially jump-start it in a reactor fueled with material like uranium) it can transmute into a uranium isotope uranium-233 which is fissile and suitable for creating power.

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thor Pros and Cons

Thorium用于一些最早的核物理实验中 -玛丽居里欧内斯特·卢瑟福(Ernest Rutherford)与之合作。第二次世界大战期间,铀和p与核过程变得更加紧密相关,因为它们为制造炸弹提供了最清晰的途径。

对于发电而言,Thorium具有一些真正的好处。由thor形成的铀233比铀-235或plutonium更高效,其反应器可能降低的可能性较小,因为它们可以运行到更高的温度。此外,在反应堆运行期间产生的p少量,一些科学家认为可能摧毁自1950年代以来,已经创建和储存了大量危险的p。不仅如此,一些科学家认为,在thor和铀233上运行的一组反应堆更具扩散性的耐药性,因为需要更复杂的技术来将铀233从废物中分离出来,并使用它来制造炸弹。

然而,有唐尼不利的情况。一个是,thor和铀233是更危险的放射性化学过程。因此,他们很难与之合作。生产铀233燃料棒也更加困难。另外,如前所述,Thor并不是燃料。

Krahn说:“如果我们要使用采用thor和铀233的燃料循环为行星供电,则必须在其他类型的反应堆中生产足够的铀233,以驱动最初的铀233反应堆。”“如果可以实现这一目标,则可以很好地确定化学处理Thorium-232和铀233并制造燃料的方法;但是,需要构建完成这些过程的设施。”

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使用thor th for Energy

几种方式thos可以应用于能源生产。现在正在研究的一种方法是在常规的水冷反应堆中使用固体thor/铀232燃料,类似于现代的铀基电厂。实际上,全世界有20多个反应堆用thor和铀233制成的燃料运行。对科学家和核电倡导者来说,另一个令人兴奋的前景是熔融盐反应堆。在这些植物中,将燃料溶解在液态盐中,也充当反应堆的冷却剂。盐具有很高的沸点,因此它们可以在发电上更有效,即使是巨大的温度尖峰也不会导致福岛发生的大量反应堆事故。听起来这种反应堆几乎是科幻小说的东西,但是这种反应堆在1960年代在美国运行,目前正在建于中国戈壁沙漠

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