中国钍熔融盐核反应堆研究和发展

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1、中国牡熔融盐核反应堆研究和发展前不久看到英国《每LI邮报》一则报导说：“中国制造社核电池，将助“嫦娥4号”探刀，上天入海显神通……目前,屮国科学家们已经在“银基发展”即屮国最人的针金属资源公司，开发制造利川锂代替铀作为新型核燃料的锂核电池技术，蚀核电池高科技产品被列入中国重点火炬与星火计划、中国重点新产品计划和屮国高新能源技术产业化推进项目，为解决人类未來的能源需求，人类研究应用铀和仰的核电技术已经有六七十年了，虽然钎核电相对于煤电有其不町替代的优点，但是安全性和核废料的处置两大问题一直引起广泛关注二这条新闻來自国外，给人感觉有点距离远一点，这不由得使

2、人们乂回想起两年前，也就是2011年初，中科院副院长李家洋宣布计划用二十年左右的时间研发飪基熔盐堆核能系统，这条消息引起世界上广泛的注意。李家洋表示，目前国内已探明的铀矿储最比较有-限，中科院正在重点研发采用饪元素进行裂变的核电技术，这将有助于解决国内核能发电的原材料瓶颈问题。针基熔盐核反应堆是一种什么核反应堆？我们先说一件往事，二战结束后，美国与前苏联因意识形态的巨大差别，不到十年分别成立北约和华约两人军事集团对立的组织。美国与前苏联两国也由最初的暗斗趋于明朗化。1954年美国的第一艘核动力潜艇“鹦鹉螺”号下水之后,核动力反应堆成功地丿IJ于舰船的技

3、术经验，使得美国不由的提出一项雄心雄心勃勃计划，要研制一种不烧航空煤油，加一次燃料可用几年甚至十几年的轰炸机。但是这种核动力的燃料如果仍然要川铀來作核燃料，显然是不合适的，因为川铀作为核燃料的反应堆无论从制造I：还是工艺上都太复杂，无论把核反应堆怎样缩小，也放不进一架轰炸机的肚子里去，换话说一架轰炸造得如何大，也大不到一艘潜艇程度。于是美国人就不得别另辟新路，寻找新的核材料，这种核材料必须满足三个基本条件：一是能为飞机引擎提供足够高的功率密度，要能推动满载五十吨左右的轰炸机，比如空中保垒B29轰炸机；二是在制造上能使核反应堆做得可大可小，做得大将來可用

4、于舰船，做的小可用于飞机；三是制造工艺上要相对铀燃料反应堆简单得多，能方便在线添加燃料并可方便在线维护。经过多种核材料的筛选，最后选择了熔融氟盐这种材料。作为核反应堆的核燃料。这项计划促成儿个实验，其小三个称为热转移实验堆称为HTRE-1,HTRE-2和HTRE-3,•其中一•个实验就是用熔融氟盐作反应堆燃料,运行了1000个小时，后来因为用熔融盐作燃料的反应堆无论在哪方面都达不到理想的功函数，这项研究在1954年运行了1000个小时后就终止了。但这也将为后来

5、比界研究针作为燃料的开始。这里先要说一下针这种重金属元索，这元索大量存在于地壳表层，在花岗岩

6、，沙石，土壤都冇这元素就冃前我国初步探明的牡储量28万吨居世界第二位（印度储量34万吨,居笫一位）。这元索木身它不发生任何裂变，只产生很微弱的放射性射线（原始蚀232）,只冇通过外界用放射性元素比如用低浓度铀233的中子去轰击它，牡元素吸收了一个中子之后就转变为牡233,此时锂就有了放射性了,饪233再经过丙次衰变就转变成了铀233,而铀233就是能产生核裂变的核燃料，大致这个过程。锂232还有特征，那就是中子轰击一旦终止了，那么钊:232也就不会转变成牡233了，于是链式裂变也就终止了。这有点象汽车点火器的火花塞,一旦火花塞熄火了于是发动机也不再工作

7、了。这种特征対反应堆好处就是一旦发生意外故障吋，只要终止对钊:轰击那么可保证反应堆安全。针基熔盐核反应堆就是用牡为核燃料，以熔融盐（液态氟化物）为冷却剂，以石墨为屮子慢化剂的核反应堆，实际上这也是一种增殖式核反应堆，因为锂每吸收一个中子立刻要产牛二到三个屮了•远大于铀235裂变。由于用熔融盐做冷却剂所以可以把温度提到很高约800度（熔融盐沸点为140（）度）这样一方面可以尽可能地充分地燃烧核料，另一方面可以极人地提高汽轮发电机或汽轮推进机的输出功率，由于熔融盐沸点很高，所以就不用考虑高压供给问题,在正常人气压下完全就可以工作了。因此在制造核反应堆外壳和

8、管路时，只需考材料的耐高温性能就行了，而这种材料较容易做到（普通钢材都可承受700-1000度），而耐压指标只需做通常的考虑就行了，这样反应堆外壳体积就对以大幅度降低。因此这种核反应堆可以做的很大，也可能做的很小巧。六十年代中期美国橡树岭国家实验室开始了蚀基熔融盐反应堆研究计划，但是当时正是处于美苏争霸世界的冷战时期，核弹、导弹、太空竞赛如火如荼，而虽然能针作为核反应堆燃料,却不能用来作为于核武器的核爆材料。出于当时的国际政治形势美国政府希望把钱能更多用于具有威慑力的武器研究领域，所以这项研究计划到了1976年美国政府也不再拨款，从此针作为核燃料的研究

9、也逐渐退出人们的视线。前苏联对蚀作核材料的研究也差不多，前苏联在与美国的太空竟赛中走上另一条路