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更安全的第四代核技术有新进展,荷兰完成熔盐核燃料辐射测试
    更安全的第四代核技术有新进展,荷兰完成熔盐核燃料辐射测试

    第四代核反应炉在发电量、安全性各方面来说都优于现在的二、三代反应炉,而最近荷兰已完成熔盐核燃料(molten nuclear fuel salts)辐射测试,这是睽违 50 几年来、同类型的核能再度进行实验,将有助加速第四代核能的研究进展。

    目前常见的轻水反应炉主要是以水作为冷却剂及慢化剂,相较之下,熔融盐反应炉技术截然不同,熔盐反应炉从主冷却剂到燃料都是炙热的熔盐混合物,因此它能在高温下工作、维持高热效率,进而降低机械应力与提高安全性。

    而熔盐反应炉其实也不算是新兴技术,早在 1950 年代就已问世,美国 1954 年的飞行器反应炉试验便是一例,更在 1965 年进行熔盐反应炉试验,只是最后因挑战难克服、不符趋势,最后都没有继续研发。

    如今荷兰核研究谘询集团(NRG)再启研究,从 2015 年就开始在佩滕的高通量反应炉(high neutron flux reactor)进行 SALIENT-01 实验,这 5 年间的实验包括寻找合适建材、如何处理与提纯熔融盐、怎幺处置副产品等,甫结束的辐射实验就是希望能更加了解熔盐的辐解(Radiolysis)过程,观察熔融盐燃料冷却至室温温度后的变化。

    更安全的第四代核技术有新进展,荷兰完成熔盐核燃料辐射测试

    熔融反应炉有许多优势,除了铀以外,也能使用更丰富、产生的核废料少也更安全的钍元素,甚至能直接使用现行的用过核燃料;其二,一般的核电厂需要关闭才能添加燃料,但熔融反应炉不需要关闭反应炉即可重填燃料,透过化工厂过滤掉旧的燃料棒,再加入新的燃料就好,因此核电厂在「加油」时还是可以发电。

    其三,由于熔融反应炉是在较低压下运作,也不会像传统核电厂一样产生蒸气或是有爆炸风险的氢气,安全性更高;其四,由于这类反应炉的温度较高,热效率也更高、设备尺寸也更小。

    最重要的是,熔融盐在高温加热时会膨胀,假如发生失控反应,膨胀就会立刻停止,若不幸遇到紧急状况,熔盐反应炉也会有相对应的措施,届时会直接把熔融盐倒入水槽(drainage tanks)中,降低盐度并终止反应。

    不过熔盐反应炉也有其挑战,不然早已商业化、2018 年熔盐反应炉开发商 Transatomic 也不会因为无法规模化而关门。其中熔盐燃料又热、腐蚀性又强,若设备材料没有选好,可能就会不断地腐蚀设备,或是设备因放射性损伤(radioactive damage)而脆化,提高建材成本。

    而随着技术日新月异,目前的科技或许能解决过去的难题,NRG  研究员 Ralph Hania 表示,目前团队已经能仔细观察辐射盐,得知熔盐燃料冷却至室温温度时,会发生什幺事。未来 NRG 也决定在 2020 年开始进行辐射实验,进一步验证反应炉的选材是否正确。



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