主题：聚变PK裂变 -- tojinge
- 复 熔盐堆——梦幻堆
家园 续2 熔盐堆有可能引起一场能源革命的，你看它以下几个特点：
1、具有内在安全特点
当核心温度过高时，自动脱离反应中心
2、燃料在一段时间内可以看作是无穷尽的
钍吗，比铀多少不好说，但是肯定是比U235多多了。
3、后遗症小
“乏燃料”长期停留在熔盐中，直到它们被中子燃烧到稳定的物质。熔盐堆的最终产物可以在百年的规模上自我衰变干净，比起现行的反应堆的上千年的乏燃料低多了。
4、足够便宜，据专家说，有可能远远低于煤炭。核电花钱最多的地方实际上不是燃料，而是安全措施。由于压水堆的安全存在本质上的问题，所以其采用很多安全手段。安全手段越多，成本就越高。比如AP1000的建安成本已经达到二代半堆的150%，和高温气冷堆差不多了。而熔盐堆由于内在的安全，所以可以大幅度降低安全措施，而且由于是液体状态也比固体的控制成本低。
光第四点就足够给我们以想象空间了，接近免费的能源，能让TG干出多少逆天的事情呢？比如大规模的海水淡化，比如温室生产粮食，比如绿化内蒙沙漠，比如人造石油。
说到这里，我们就急迫了，啥时能搞成呢？路还很遥远！钍熔盐堆还面临着几大问题。
- 复 续2
家园 钍的储量虽然是铀的三倍，但是绝对不意味着接近免费的能源 至少从核纯钍的生产成本上来讲，不会比铀便宜。
而且如果愿意承受更高的天然铀价格，铀资源是接近无限的，海水提铀的工业化成本并非高不可攀——核电价格对燃料价格的敏感度很低。
就安全的长寿命核废物处置方式而言，ADS概念是更好的选择，由于中子谱很硬的原因，他对锕系废物和长寿命裂变废物的嬗变率要高得多。
提到安全，水冷堆实际上是最容易实现本质安全的反应堆——像游泳池堆那样把堆芯埋在足够多的水里就可以了。麻烦是在安全和经济性上的取舍，而且就安全来讲，“如果一款号称本质安全的反应堆也发生事故了对公众的核信心是灾难”（温伯格那家伙说的）——对于熔盐堆这并非不可能，虽然大多数放射性存在在熔盐中，但是一旦放射性边界出现破碎，放射性碘和惰性气体还是可能释放到环境中的——哪怕量不大。
家园 兄台是否从事与钍盐有关的工作？ 我目前的工作是生产和销售硝酸钍，不知能否得到帮助？
家园 几个问题？ “至少从核纯钍的生产成本上来讲，不会比铀便宜”，钍的价格是和黄饼比的？有没有把铀按照U235的含量进行折算？
比如含量为5%的铀价格为100美元，折算成U235就是2000美元。
“而且如果愿意承受更高的天然铀价格，铀资源是接近无限的，海水提铀的工业化成本并非高不可攀——核电价格对燃料价格的敏感度很低。”
铀矿的缺乏实实在在地制约了中国核电的发展。即使目前的核电规划，也是咬着头皮硬规划的。这也是因为没有一个全球的统一的核燃料市场，政治因素影响太多，说白了，就是人家有，但是不卖给你。至于还是海水提炼铀，目前还是一个童话，日本人搞得算是比较先进了，但是从海水中提炼的铀累计超过1公斤了么？
建设核电站时，就要先把该核电一生要用到的铀都备齐，不能到时等米下锅。
“就安全的长寿命核废物处置方式而言，ADS概念是更好的选择，由于中子谱很硬的原因，他对锕系废物和长寿命裂变废物的嬗变率要高得多。”
ADS的成本？！
“提到安全，水冷堆实际上是最容易实现本质安全的反应堆——像游泳池堆那样把堆芯埋在足够多的水里就可以了。麻烦是在安全和经济性上的取舍，而且就安全来讲，“如果一款号称本质安全的反应堆也发生事故了对公众的核信心是灾难”（温伯格那家伙说的）——对于熔盐堆这并非不可能，虽然大多数放射性存在在熔盐中，但是一旦放射性边界出现破碎，放射性碘和惰性气体还是可能释放到环境中的——哪怕量不大。”
说得没错。只要发展核裂变，就会有危害，但是危害还是有大小之间的区别。实际上核聚变要严格的讲，一样有危害。貌似每次小泄漏都会引发公众的信心。但是为什么公众会这么不信任核电呢？还不是三里岛、切尔诺贝利、福岛这些大的事故导致的么？如果没有这些大事故的爆发，给人类带来巨大的灾难。老百姓还对那些小事故追着不放么？
二代堆、二代半、Na堆，还有所谓的超临界堆、都具备发生这些大事故的潜力。如果核电工程师没有意识到公众担心问题的根本原因所在，那么核电将前途渺茫。
- 复 几个问题？
家园 钍的提纯难度大于铀，尤其对于中国 国内的钍资源主要来自稀土矿床中伴生的钍，由于稀土元素中含有中子吸收截面高的某些稀土元素，需要采取复杂的手段进行提纯达到核纯，价格高于稀土分离物。而铀要简单得多，只要转化为UF6气化就可以完成提纯，下面就是分离功了（浓缩铀）。天然铀价格只是核燃料价格的一个方面，另一个则是分离功（铀浓缩单位）。而钍在反应堆中不能直接裂变，需要加入驱动的易裂变核素如U235与分离钚——这部分成本相比钍的提纯很高，而且二氧化钍的烧结温度比铀氧化物高成本也高，单以元件成本来讲钍元件不一定便宜。
而对于熔盐堆，则不需要元件制造，从某种方面回避这一点，但是我提到过氟盐体系的成本，锂铍的价格要高不少，铍还有毒。熔盐堆一样需要驱动燃料，从核燃料循环的角度来讲驱动燃料最好是高浓铀或者分离的铀233，好处是熔盐堆实现钍的自持之后不需要添加新的驱动燃料，加钍即可，付出的代价就是巨大的在线后处理系统——需要对600度以上的高放射性高腐蚀性熔盐进行在线处理（也就是说没有普通后处理流程的冷却和长时间衰变），这部分的成本不会便宜——而且远没有到成熟，毕竟国内连示范反应堆都没有——除非美国人愿意卖出他们的资料。
铀对中国核电的制约远远没有核电部门在80年代的断档来的大，在80和90年代的大环境下，从铀矿勘探到核电站设备，从反应堆物理到核燃料循环的核电各环节都处于青黄不接的情况，铀矿勘查方面直到90年代末才开始大规模勘探调查北方的地浸砂岩铀矿（铀矿资源中开采成本最低的一种，之前国内主要开采花岗岩铀矿用于军用，成本较高）并且实现了伊犁和鄂尔多斯两个万吨级铀矿的突破。从地质学角度出发，世界最主要的两个大型成矿带穿过中国，中国的铀矿资源理论上并不缺乏，而国内的铀矿勘查工作水平很低，所以说铀矿资源的家底绝非现在所说的那么少。
而当前由于冷战库存铀的释放（比如俄罗斯与美国达成的兆吨换兆瓦计划，将俄罗斯的武器级浓缩铀稀释卖给美国，供应了美国90年代至今十分之一的民用电力）以及普遍的反核情绪，铀价低迷，铀矿资源的大规模勘探工作实在2005年后中国日本欧洲出于种种原因（很大程度出于减排）相继推动新一轮核电建设之后才开始的，然而随后就是经济危机和福岛，又回到谷底。由于铀价低迷，某些高成本铀矿山甚至倒闭，海水提铀就更不用提了。海水提铀技术的成本高昂，但是天然铀价格占核电价格比例很低，天然铀价格翻番可能使整个燃料循环费用增加27%,使核发电成本上涨4%至8%。海水提铀虽未进行工业化试验，如果天然铀价格上涨3～4倍足以推进其工业化应用，关于海水提铀的研究各国也没有停止，随着高分子功能材料的发展进步很大。第四代核能系统的一个要求就是降低核电建设成本（这才是核电成本的主要来源，另一个是退役费用，两者占到全寿期成本的70%甚至更多）。
核电除反应堆安全之外的主要问题是高放废物需要漫长的地质储存才能解除威胁，如果将其中的长寿命废物（主要是两类：次要锕系废物MA和长寿命裂变碎片元素LFFP，半衰期长达万年级别，放射性又不弱，并且化学性质复杂活泼），提取分离，采用核反应的方法转换为短寿命的放射性废物甚至裂变释放能量利用，称之为嬗变。在热中子堆中用中子轰击使其嬗变需要大量的热中子，而热中子谱的钍基核能系统哪怕要实现自持都需要对其中子经济性斤斤计较（热中子轰击U233平均产生2.3个中子，一个驱动链式反应，一个进行核燃料转换，只有0.3个可供结构材料和反应链中元素吸收，相比之下快堆中钚239达到2.9个），所以在热中子堆中进行嬗变是很不经济的——所以即使熔盐堆也需要将这些产物中相当部分分离（主要是LFFP，以某些稀土元素为代表）以保证燃料经济性。对于MA中子能量高的时候无需漫长的消耗相当数量热中子的吸收衰变链就可以直接裂变，中子经济性高，而且由于LFFP的嬗变需要极高的中子通量，所以嬗变的选择主要是ADS和特殊设计的快堆（但是MA会带来反应控制性方面的问题，所以ADS更受青睐）。ADS由于高效，只需要一个小型的装置足以对付相当数量的商业核电机组。如果开发快中子的熔盐堆系统可以避免前面说的情况，这会带来反应堆控制和安全方面的更进一步挑战。
就核能系统的成本问题而言，ADS和熔盐堆乃至各类第四代核能系统实际是一样的，需要至少两代反应堆的漫长试验和工业示范才可以看到商业化，而对于熔盐堆，美国人很早的时候就进行过这两步，很显然他们当时并没有进行商业化的打算。在国内，快堆和高温气冷堆现行一步，但是方向或未可知。
安全性方面，钍基熔盐堆也并非无懈可击：钍基熔盐堆的反应堆控制方面的难度并不小（铀233缓发中子比例和钚239差不多，低于铀235）；由于燃料的流动性，热工性能计算相对复杂。虽然在堆芯的安全性上可以通过易融塞进行保护（应急泄入容器一样需要余热导出系统，唯一不需要这类设备的是高温气冷堆），但是对于钍基熔盐堆而言的另一个重要的部分，在线燃料处理系统（这关系到其在燃料循环方面的优点能否实现）的安全性存在很大疑虑，它涉及了高温高放需要临界安全考虑的熔盐，强腐蚀性的氟气和氟盐，以及熔融金属和镤的中间存储，这些并没有在宣传中进行说明。
关于核能安全，就我的观点，从某种意义上没有绝对安全的反应堆系统——就是最完美的设计也没有办法排除的人的因素的影响。因此核电安全并非简单的系统安全能够保证的，所以我不主张这种宣传方式。对公众的核安全宣传应当采取相对保守的方向，比如更加客观的说明核事故的破坏性与防御方式——这一方面取决于公众的理性程度。
美国对核电信心的摧毁并非要等到切尔诺贝利，没有造成场外危险的三里岛足以了——很大程度上由于之前过分相信其安全性，事后调查发现包括业界都忽视了堆芯融化下安全壳和压力容器同时失效的可能性（像福岛那样），这一情况曝光之后，美国各界均对核电采取极为保守的态度，美国核电因此停滞很长时间，所幸海军核动力化防止了技术断档的问题，反而保证美国在压水堆方面的绝对领先优势继续扩大，美国海军核潜艇用动力堆在安全性、高功率密度、高自然循环方面令所有核国家望尘莫及。
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而且现在加速器的技术进步很快，10-20年前很难想象现在的加速器达到如此之高的性能和可靠性，至少在第一步用ADS处理核废料应该能够在近期实现，ADS投入发电也很有可能。
熔岩堆的很多问题，是非常不容易解决的，比如腐蚀，能否找到应对这种严苛环境的材料很难预料。
- 复 熔盐堆——梦幻堆
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参数变化，作者，声望:1；铢钱:16。你，乐善:1；铢钱:-1。本帖花:1
- 复 熔盐堆——梦幻堆
家园 续1 熔盐堆就是熔化的盐，听起来似乎温度很高才能把盐熔化，但是实际上不同的盐的熔化温度是不一样的。小日本还搞出能在常温下保持为液体的盐类，用于锂电池。这块也是化学工业研究热点。核电上用的熔盐能控制在几十度就熔化。
熔盐作为工质有很多好处，首先它工作在常压下，给设备制造带来很多好处，其次不挥发，不象水，在空气中蒸发，一旦出现泄漏，核反应堆中的水漏出来蒸发到空气中，给空气带来核污染。它不像钠，其化学特性稳定，与空气和水都不反应，对核电密闭性要求不高。最后熔盐的热容高和沸点高，能从反应堆的核心更为有效地传送热量。
熔盐堆的反应物质是溶解在熔盐中的，所以在设计中熔盐堆底部有一个可以被高温融解的活塞，当堆芯失控的时候，活塞被融解，熔盐就带着反应物质一起流入容器中，而脱离开堆芯，从而自动地停止反应。可以说是，该反应堆是“自安全”的。
由于参与核反应的核素是溶解在熔盐里的，所以不需要特意制作燃料棒。要知道现在反应堆对燃料棒的制作要求越来越高，燃料器件的制作也是一笔不小的费用。
反应后的乏燃料也是溶解在熔盐里的，可以通过化学反应在线将废物提炼走，剩下的核素继续参与反应。不需要建设乏燃料处理厂来处理乏燃料。乏燃料的处理至今仍旧困扰核电业。这次日本福岛的问题也暴露出乏燃料的处理难的问题。这一点尤其是特别适合钍反应堆，前面也讲过，钍的乏燃料是产生Y射线的，要回收其中的U233谈何容易。而熔盐堆在设计上就解决了乏燃料处理的难题。
但是，它也有明显的缺点，就是其侵蚀能力强，一般的材料都扛不住其腐蚀性，更何况，反应堆是工作在几百度温度下，其腐蚀性更为强大。