主题：聚变PK裂变 -- tojinge
- 复 用氢弹发电？
家园 技术途径 确定的主要技术途径如下：
1）爆洞半径60~80 m，洞高180~200 m，洞壁
内衬厚度10 cm 左右的钢壳（钢壳内层应为耐钠腐
蚀的不锈钢，如304 钢）；在钢壳与岩体之间，填
充钢与水泥或钢与岩石等制成的预制件，以增强爆
洞的抗冲击强度，并有效减少钢材用量；
2）爆炸之前，往洞中喷液态金属钠，并使钠
在核装置周围形成一定的分布，吸收爆炸能量，
以期大大减弱爆炸冲波和核辐射对爆洞壁的破
坏。
3）爆炸后以较快的速度（20 min 内）放出爆
炸形成的高温钠（700~800 ℃），并存放热介质库（见
示意图），然后慢慢抽出与第二回路进行热交换；
同时继续喷钠，把爆洞温度降低至200℃以下，以
使爆洞在下次爆炸时有足够的结构强度。
通宝推：樱木花道,
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家园 看看美国人的海水提炼铀的新闻。 A 40-year-old quest of obtaining nuclear power by extracting uranium from seawater, is getting closer, scientists believe.
Seawater holds at least four billion tons of uranium, the American Chemical Society (ACS) national meeting heard.
Scientists taking part in a symposium at the 244th National Meeting & Exposition in Philadelphia, USA, say promising technology and new economic analysis suggest uranium from the seas could increase the potential of nuclear energy as a sustainable electricity source over many years.
Symposium organiser Robin D. Rogers, Ph.D., who talked about his own technology, says, "Estimates indicate that the oceans are a mother lode of uranium, with far more uranium dissolved in seawater than in all the known terrestrial deposits that can be mined.
"The difficulty has always been that the concentration is just very, very low, making the cost of extraction high. But we are gaining on that challenge."
Erich Schneider, Ph.D., who also took part in the symposium, discussed an economic analysis carried out for the U.S. Department of Energy (DOE) that compared the extraction of uranium from seawater to traditional methods of mining ore. The data shows that DOE-funded technology can now extract double the uranium from seawater over initial approaches that began in Japan in the late 1990s.
In turn, production costs fall to around $300 per pound of uranium against $560 per pound through the Japanese technology. Even so, extraction from seawater is still around five times dearer than mining uranium.
Dr Schneider says the current aim is to establish that uranium from the sea can be an "economic backstop" to sustain nuclear power generation through the 21st century and beyond.
Nuclear plants are designed to operate for at least 60 years and so require huge investment. For instance, in 2008 one Florida energy company suggested it would cost over $14 billion to construct a new two-reactor plant. Before investing such vast amounts, energy companies need to be certain that reasonably priced uranium fuel will be available for the next 100 years or so.
Dr Schneider says, "This uncertainty around whether there's enough terrestrial uranium is impacting the decision-making in the industry, because it's hard to make long-term research and development or deployment decisions in the face of big uncertainties about the resource. So if we can tap into uranium from seawater, we can remove that uncertainty."
By using seawater extraction, some of the environmental costs of obtaining uranium ore can be minimised. Unlike mining, there are no problems with producing contaminated wastewater, impacting the environment and causing health issues for miners.
The Japanese technology employs mats consisting of braided plastic fibres that are embedded with compounds that capture atoms of uranium. The mats are 50-100 yards long and are suspended 100-200 yards under the surface. As they are brought to the surface, they are rinsed using a mild acid solution that captures the uranium. The system can be repeated several times.
The next move is to improve the plastic substrate and the compounds that fix onto the uranium, says Dr Rogers. His researchers are testing waste shrimp shells to see if they can make an effective biodegradable absorbent material.
据该文说，美国DOE资助的海水提取铀的成本是300美元/磅(这是估算值，不是实际值)，而日本人是560美元/磅。300美元一磅，肯定还是比矿石中提炼铀贵很多，但是已经可以接受了。毕竟反应堆的燃料成本占总成本的比例很低。
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家园 另一则新闻——美将终审首座商用激光浓缩工厂有望降核电成本 据英国《自然》杂志网站报道，7月11日，美国核能管理委员会（NRC）下属的原子安全和许可理事会开始对美国通用电气公司和日本日立公司提出的建立首座商用激光浓缩工厂的提议进行终审。激光浓缩技术有望降低人们建造核电厂的成本，但也有人担心其会增加核武器扩散的风险。
据《纽约时报》报道，今年1月13日，NRC收到了通用和日立公司携手建造激光铀浓缩设施的第一阶段申请，该工厂计划于今年9月在北卡罗莱纳州建造。
地球上存量最多的铀矿石中，铀238所占比例达99.284%，而用作核能发电燃料的铀235仅占0.711%，因此，从中分离出铀235就成为制造商业反应堆和核裂变武器的主要障碍。通用公司研发的专利技术“激光激发（SILEX）”的成本有望低于目前使用的气体扩散或气体离心技术。尽管SILEX的技术细节还是机密，但其基本原理众所周知：一台谐调到特定频率的激光器激发并且电离气态铀235，将带电原子抽取出来。
通用和日立公司都被认为拥有足够的技术实力来建造该激光浓缩工厂，很多人都认为这项计划会获得通过。但也有不少科学家和防止核武器扩散专家担心，这样的商业设施一旦建造完成，会刺激其他国家开启制造原子弹的计划。例如，美国物理学会已向NRC提出申请，希望NRC能重新评估许可的所有风险。该学会表示，激光浓缩技术有可能成为那些试图让核武器扩散的人的“帮凶”，因为这一技术适用于比较紧凑的设施，其大小仅为离心工厂的四分之一，且很难被探测到，不过，能源部下属的洛斯阿拉莫斯国家实验室的前任负责人唐纳德·科尔并不认同激光设施更小且更难探测这一观点。
NRC的前负责人达勒·克莱因则表示，这类计划的扩散危险已经被认真考虑。但NRC另一名前负责人、美国能源顾问维克托·吉林斯基表示：“美国试图安全地对核能技术进行商业化发展的目标和其试图控制核扩散的努力之间相互矛盾，当发生冲突时，发展核技术政策一般会推翻防止核武器扩散政策占据上风。”
通用公司的发言人麦可·特图原表示，他们已为这一计划制定了保护措施，诸如制定了严格的措施保证机密信息不被泄露等，而且，也有报告认为，激光浓缩技术并不比其他浓缩技术更容易造成核武器扩散。美国防扩散政策教育中心的执行负责人亨利·索科尔斯基认为，建造这一工厂或许只会刺激其他国家如法炮制并开始进行自己的研究。
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降低浓缩铀成本是一个很重要的事情。
很多四代堆都要用到浓缩铀，比如高温气冷堆如果要烧钍，就需要用浓缩铀作为启动燃料。比如钠冷快堆如果不用MOX燃料，而直接烧铀，也需要浓缩铀。
这对于提高四代堆的经济性是一个重大进步。
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家园 懂行的来评评：“东方超环”创造两项世界纪录 中科院等离子体所的东方超环（EAST）超导托卡马克2012年物理实验7月10日顺利结束。在四个多月的实验期间，科学家们创造了两项托卡马克运行的世界纪录：获得超过400秒的两千万度高参数偏滤器等离子体；获得稳定重复超过30秒的高约束等离子体放电。这分别是国际上最长时间的高温偏滤器等离子体放电、最长时间的高约束等离子体放电，标志着我国在稳态高约束等离子体研究方面走在国际前列。我国参加的最大国际科学合作项目——国际热核聚变实验堆（ITER）首要目标是实现400秒的高约束等离子体，但实现该科学目标尚面临众多科学和技术（物理和工程）上的挑战。目前，国际上大部分托卡马克的偏滤器等离子体持续时间均在20秒以下，欧盟和日本科学家曾获得最长为60秒的高参数偏滤器等离子体。本次实验，我国科学家针对未来ITER400秒高参数运行的一些关键科学技术问题，如等离子体精确控制、全超导磁体安全运行、有效加热与驱动、等离子体与壁材料相互作用等，开展了全面的实验研究，获得了411秒的中心等离子体密度约2×1019m-3、中心电子温度大于两千万度的高温等离子体。目前正在运行的托卡马克的高约束放电时间大都在10秒以下。2003年，日本JT-60U装置（已退役）曾利用强流中性束加热实现一次28秒的高约束等离子体放电，这是目前放电时间最长的一次。在本轮EAST实验中，我国科学家利用低杂波与射频波协同方法，在低再循环条件下实现了稳定重复的超过32秒的高约束等离子体放电。把ITER的目标给实现啦？
家园 外行的我似乎看到了常见的忽悠 外行的我理解约束等离子体技术的关键是对从核聚变温度到室温这样一个陡峭温度梯度的长期控制，技术指标是稳定时间，约束温度，材料可靠性。参照核弹的发展历史，在这里聚变温度是决定性的，而且越接近聚变温度技术困难越大。
根据报道，这次实验得到的结果是411秒乘2000万度。能不能说这就比日本以及国际合作项目水平高？我认为不能，因为无法比较。看起来，中国的实验目的是在接近聚变温度的条件下，探索长期稳定控制约束等离子体可能遇到的问题。报道里没有提到其他装置有没有做过类似尝试且失败，所以我们并不知道这次的实验是否标志着中国为国际合作项目做出关键突破。
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家园 海水提取铀新进展 45亿吨。这是地球上所有海水中铀的推测储量。竟相当于今后可开采的矿山铀储量的1000倍。铀主要被用做核电站的燃料，据计算海水中的铀大约相当于全球核电站一年消耗的铀的6万倍。
日本人在海水提取铀上颇有心得，他们一直专注于此。
日本原子能研究开发机构高崎量子应用研究所从大约30年前起，就开始致力于研发海水铀捕获技术。
该研究所研究主任瀬古典明说：“据推算，黑潮每年会将520万吨的铀运至日本近海。如果能捕集其中仅占0.2％的1万吨左右，便可满足日本每年8000吨的需求量。从技术上来说，还足以捕获更多的铀。”
而且，据称存在于海底岩盘表面的铀相当于海水中的1000倍以上，即使毎年都从海水中捕获铀，海水中的铀含量也能够因岩盘中渗出的铀而保持一定的浓度。
瀬古等多年来一直在进行摸索的，是开发可低成本高效率捕集海水铀的捕获材料料和捕获系统。
捕获材料是以聚乙烯为基材制成的。聚乙烯是一种由两个碳和四个氢构成的乙烯呈链状连接在一起形成的纤维材料。如果向碳的部分照射放射线，碳便会易于与其他分子相结合。在其中加入某种化学药品，便会形成具有吸附海水铀性质的“偕胺肟基”，等于装上了“手”。
高崎量子应用研究所首次成功开发出海水铀捕获材料，是在1981年。并将该捕获材料放入青森县陆奥市海域30天时间，成功实现了每公斤捕获材料回收1克铀。
从1999年到2001年，约以三年时间，利用设置于陆奥市海域的总重量为350公斤的捕获材料总共捕获了1公斤的铀。
实际上，偕胺肟基可捕获的并不仅仅是铀。目前铀的捕获比例大约为1％。剩余的99％中，含有铁、铝以及稀有金属镍、钴和钒等。因此还可用做这些金属的捕获材料。
这项技术的重点在于使用放射线。在聚乙烯上加偕胺肟基也可以使用催化剂，但催化剂中含有害物质。因此，聚乙烯中总是会残留有害物质，放入海水中之后，有害物质可能溶入海水中。放射线则不会存在这种问题，而且与使用催化剂的方法相比，还具备可给予更多偕胺肟基的优点。
http://china.nikkeibp.com.cn/eco/bpimages/show/images/image2012/04/25/20120425s007p02.html
该试验是层叠120片边长为30厘米的正方形布状捕获材料，放入有孔的箱中，然后将此箱安装于8米见方的装置中，总共可放入432个。再将该装置固定于水面下约30米处。
但为了不被台风等导致的大浪破坏，固定装置建造得非常坚固，因此虽然捕获材料仅为350公斤，但整个装置的重量却达4吨左右。而且，总成本的8成以上花费在了用于固定的装置上。
因此，瀬古等为了削减固定装置的费用，新设计了使用“浮子”的方式。辫状的捕获材料下侧配备有重锤，另一侧带有浮子。将重锤设置于海底之后，便会像裙带菜一样立起来。重量削减到了原先的10分之1左右，此外还缩小了设置所需的面积。也不会妨碍船舶的航行。
使用该方式在冲绳县恩纳村海域3公里处进行了实验。
根据计算机模拟结果，决定每根捕获材料的长度为60米，固定间距为8米。因捕获材料与海水的接触面积增加、海水温度高于陆奥市海域，铀获集量提高到了3倍左右。
浮游生物等海洋生物在海水温度越低的情况下越丰富。因此，与冲绳海域相比，在青森海域，浮游生物等微生物更易于附着在捕集材料上，在其妨碍下捕获功能下降。
瀬古雄心勃勃地说道：“在海水温度为27～30度时可发挥最大捕获能力。今后希望在冲绳海域确保捕获材料的设置场所。”
据瀬古的推算，一根捕获材料的长度为60米，一次捕获时间为60天，每年捕获5次，假设每公斤捕获材料的铀回収量为2克，在深100米的海底，至少可固定173万根捕获材料，这样一来每年便可捕集1200吨铀。
今后的课题是研发仅捕获铀的材料和提高捕获材料的耐久性。
捕获材料反复使用的次数越多，平均每次的成本就越低。不过，由于回收铀时使用的溶剂、海水中含有的各种成分以及海洋生物的附着等，捕获能力会逐渐下降。此前在海洋试验中的再利用次数仅为两次。这样的话，每捕获一公斤铀，便需要花费21万日元的成本。
假如每公斤捕获材料的铀回収量增加到4克，再利用次数增加到8次，捕获1公斤的成本可下降到3.2万日元。瀬古认为，如果能增加到18次，便可降低到2.5万日元。
http://china.nikkeibp.com.cn/eco/bpimages/show/images/image2012/04/25/20120425s007p04.html
21万日元一公斤铀是什么价位呢？当前天然铀的价格是100多美元/磅，也就是2万日元一公斤。也就是说海水中提取铀的价格是天然铀价格的10倍。
但是，即使十倍，也是核电站用得起的。更何况，这个价格还能大幅度下降。如果真得象他所描述的，降低到2.5万日元，核电站的能源就取之不尽了。