主题：聚变PK裂变 -- tojinge

鉴于河内很多高手，确实有点不敢往下写了。但是高手们不屑于写文章，只能我继续瞎扯了。

反应堆最根本的还是传热的工质，是用水呢，还是氦气，还是液态钠。反应堆对工质要求很高。因为工质不仅仅起到传热的作用，往往还是参与反应的物质。比如咱们最常见的压水堆，水不仅仅是传热发电，而且还起到慢化作用，将快中子慢化下来，让其参与链式反应，才能让U235核裂变继续下去，当然这是热中子反应了。如果是钠冷的增值堆里，就不能有水这样的中子慢化剂。归根到底是不同的核裂变物质对吸收中子的条件不同。

还有一种曾经被实验过，认可过，又被抛弃的，然后又被捡起来，就是熔盐（氦气也是这样：））。熔盐，顾名思义，就是熔化的盐类。反应堆里用的都是氟化物，比如氟化钠。熔盐堆有个特点是，它不仅仅是传热工质，而且还把参与核裂变材料给溶解在熔化的盐里。当然也可以不溶解在里面，那会带来一些其他麻烦。

熔盐堆是一系列堆型，它可以是热中子反应，比如烧U235和钍，也可以烧U238作增值堆。但是目前看来，就有吸引力的就是烧钍了。为什么呢？我也不知道，这得计算各种堆型的优缺点。

钍熔盐堆，这个清华早就搞过，当年清华的吕应中，就先看上的是钍熔盐堆，后来搞不下去了，才转向气冷堆。

钍是一个好东西，如果能利用起来的，估计这个世界几百年的能源不用愁了。

为什么不用压水堆烧钍呢？这和钍的反应特性有关系，钍在参与核反应的过程，会产生大量的Y射线，使得一旦开始反应，人就得躲着老远，比起U235厉害多了。如果日本福岛烧的是钍的话，那么结局是不可设想的，想组织敢死队都是不可能的。

这是其一，另外一个特点是，钍在中子的作用下转化成可以继续链式反应的U233，周期有点长。要继续反应的话，就必须对核反应的乏燃料进行重新提取。大家想想，乏燃料本来就难于处理，成本高昂，钍的产物还有大量的Y射线，让人无法接近，简直就是无法完成的任务。

最有一个特点是钍裂变过程的缓发中子比例比U235低多了，反应堆控制起来难度也高多了。

熔盐堆就被核先贤们拿来应对钍裂变了。熔盐堆是反应物质溶解在液体里，易于控制。流动的东西总比固体更容易在无人的情况下输送来输送去的。

"熔盐，顾名思义，就是溶解的盐类" O, no, no, no...

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。

　　为什么美国佬已经在建了，中国建好的，实验没问题的AP1000在哪里？

即使签协议，也是在中国签了以后，才和西屋签的。在核电建设中，一种堆型刚开始的时候，第一个吃螃蟹的人就是实验品。问题会多多。

当然，西屋也给中国这第一吃螃蟹的人好处多多，比如技术转让等。

支持科普。

盐类化合物的熔点一般不会很低，但是不同的盐混合在一起，却可以获得到低得多的共熔点。而且熔点低的东西，沸点就不会很高，气态的盐会不会有部分电离而给容器带来额外破坏？我觉得熔盐的选择，不一定以低熔点为决定因素，因为惰性材料的高温耐压容器做起来不是那么困难。核反应的特点之一是，时时刻刻，混合物里的元素和化合物比例都在发生变化，如何维持这个比例以利于反应堆长时间稳定运行，恐怕是技术关键之一。

熔盐堆用的NaF和ZrF

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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。

钍基熔盐堆项目已经正式立项了，但名称是：国家战略先导项目。它的意思很明白，是国家长期能源战略的先导性研究。

目标：5-7年完成原型试验堆，15年内100MW试验堆。至于商业化堆，目前估算要到50年后。

烧钍并非需要用熔盐堆，但这两者的结合优点特别突出。

熔盐并非只能用于钍堆，铀堆也一样能用。

反应堆的核心问题就是能量转换，把燃料尽可能地燃烧干净，把燃烧产生的热能尽可能地利用起来。实现后者的一个方法就是提高出口工质的温度。目前的水堆只能到大约370度/220大气压，

高温堆、超高温堆是一个发展方向。

6种第4代堆4个是快堆，4.5个是燃料多次循环，6个都是高温堆。

熔盐用于高温堆，被称之为先进高温堆，比氦气高温堆有工质温度稳定性好的优点。

高温堆除了用于发电提高发电效率外，还可以用做工艺热，如化学制氢等，可以用于煤裂解加氢制成乙二醇，把CO2加氢制成可燃烧的甲醇等等，形成所谓新能源产业链。

所以，烧铀而且是固态铀的熔盐堆可能会在10-15年实现。

也有很多熔盐是低温就成液态的，比如某些有机熔盐，也称之为离子液体。

现在用于太阳能储能的，就使用共熔点很低的有机熔盐。

熔盐的共熔点适当低了好，这样对系统的工作温度要求就低一些，核能所用的熔盐大部分是氟盐，化学稳定性非常好，蒸汽压也比较低。

至于熔盐里的反应次级产物的处理，只要把高放射性、中子毒性大的核素处理出来就行，其它的么，会达到某个平衡的。