主题：聚变PK裂变 -- tojinge
工程师们对裂变反应堆有着各种想法，但是最后能够成功商业化的没有几种堆型。这次介绍一下俄罗斯人在铅冷快堆基础上想出一种反应堆——“核热泉”。
他们设计出一个比较深一些的池子，装满铅，然后将堆芯放在池子的底部，然后利用铅受热后，自然向上流动。热铅熔液在上部加热蒸汽，然后被冷却，回流到池子的底部。
这套体系完全是依赖于液态铅热流的自然循环，来实现换热发电过程。
堆芯设计采用把核燃料做成空心球，能够在铅液中自然上浮。正常情况下，这些空心球被压在池底。一旦出现堆芯失去控制时，空心球自动地上浮，离开堆芯位置，使得反应被终止。
“核热泉”反应堆设计极为简洁，完全依赖自然循环实现反应和控制，而避免了因为泵等原因导致系统崩溃。
并且相比钠冷堆而言，铅冷具有化学的稳定，不会“见空气死”。但是问题依旧是“材料”。首先是核燃料的空心球设计，能耐铅的腐蚀，能耐高温。然后就是炉壁材料，同样也要耐高温，耐腐蚀，耐蠕变的材料，或许SiC能成为未来的选项。
我目前的工作是生产和销售硝酸钍，不知能否得到帮助？
工程师们对裂变反应堆有着各种想法，但是最后能够成功商业化的没有几种堆型。这次介绍一下俄罗斯人在铅冷快堆基础上想出一种反应堆——“核热泉”。 他们设计出一个比较深一些的池子，装满铅，然后将堆芯放在池子的底部，然后利用铅受热后，自然向上流动。热铅熔液在上部加热蒸汽，然后被冷却，回流到池子的底部。 这套体系完全是依赖于液态铅热流的自然循环，来实现换热发电过程。 堆芯设计采用把核燃料做成空心球，能够在铅液中自然上浮。正常情况下，这些空心球被压在池底。一旦出现堆芯失去控制时，空心球自动地上浮，离开堆芯位置，使得反应被终止。 “核热泉”反应堆设计极为简洁，完全依赖自然循环实现反应和控制，而避免了因为泵等原因导致系统崩溃。 并且相比钠冷堆而言，铅冷具有化学的稳定，不会“见空气死”。但是问题依旧是“材料”。首先是核燃料的空心球设计，能耐铅的腐蚀，能耐高温。然后就是炉壁材料，同样也要耐高温，耐腐蚀，耐蠕变的材料，或许SiC能成为未来的选项。
上面说的和前一篇一样，太水了。
我加一些参数上去，让大家品定。据吕应中的计算，发展核热泉反应堆，需要分三步走。
第一步在出口温度420-520℃
池子尺寸 Ri*Ro*H=1.32*1.7*6m, 燃料球0.03m,热功率5MW×7，燃料倍增期为12年
或
池子尺寸 Ri*Ro*H=1.32*1.7*6m, 燃料球0.06m,热功率12.5MW×7，燃料倍增期为8.7年
第二步出口温度为400～700℃
池子尺寸 Ri*Ro*H=1.32*1.7*6m, 燃料球0.03m,热功率5MW×7，燃料倍增期为12年
或者
池子尺寸 Ri*Ro*H=1.32*1.7*6m, 燃料球0.03m,热功率22.5MW×7，燃料倍增期为4.5年
第三步出口温度为500～900℃
可以看出，随着运行温度的提升，反应堆的功率也大幅度提升。当然温度越高对材料的要求就越高。
另外得到一个信息就是核热泉和高温气冷堆有一个共同的问题就是，但单堆的功率太低。以其最高的功率22.5MW×7。这里“×7”意思实际上是一个反应堆模块里包含着7个子模块，每个子模块是22.5MW。22.5×7=150MW左右，而且这是热功率，并非电功率，和高温气冷堆的200MW(电功率)有一拼。
功率密度太低带来的必然后果就是经济性下降。也就是说，无论高温气冷堆还是核热泉都是以牺牲功率密度来换取安全，它们两个在这里也算是异曲同工了。
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。
环境污染成本计入。那样，成本差更小。
从1999年到2001年，……
中文网上找不到最近进展。
首先是核燃料的空心球设计，能耐铅的腐蚀，能耐高温。
热铅熔液能腐蚀如钢铁之类的材料么？什么原理？
我记得以前读过一篇科幻小说，讲一家工厂主业是收集海水中的铀的，实际上干的却是在收集黄金
他们环保条款还是很严格的。
09年的时候好像降到了14万5882日元。后面的评估分析说目标是每公斤1万3000日元。
不过现在日本的核电站全部都停了，太悲剧了。
很重要的，虽然近期没有用，但是起码给我们大力发展核电给予保障。
中国在这种长远的项目上投入严重不足，科研体制也存在着巨大的问题。
看了他们的资料，其实不是很难，就是改良材料而已。不过现在日本停掉核电了，想法挖几个人过来倒确实是好时机。
“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。 ”
捕获量提高了3倍！