冷聚变：探索釷反應堆的潛力與挑戰
中國的釷反應堆奇蹟
在中國甘肅省寧靜的沙漠中，發生了一件非凡的事情。據稱，世界上第一座運行中的釷反應堆已經啟動。更引人注目的是，他們完全利用美國解密的研究實現了這一點。
幾十年來，釷一直被譽為核能的聖杯。它被認為更清潔、更安全，而且幾乎不可能被武器化。五年前，在這個頻道上，就曾探討過釷的理論。如今，它已成為現實。
這不僅是一個科學里程碑，更是對未來的一瞥。在未來，能源創新不是由利潤驅動，而是由公共投資推動。它展示了當我們決定押注長期研究，以期在半個世紀內獲得回報時會發生什麼。
釷反應堆的優勢
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豐富的資源：釷在地球上非常豐富，存在於地殼和岩石中，至少是鈾的三倍。僅在中國，就有足夠的釷儲量滿足未來2萬年的能源需求。
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更高的安全性：釷本身不可裂變，這使得反應更易控制。一些釷的支持者強調，釷具有“抗擴散性”，即不易用於製造炸彈。此外，釷反應堆使用熔鹽作為冷卻劑，消除了對高壓水系統的需求，降低了事故風險。
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更清潔的能源：釷反應堆不排放溫室氣體，而且與鈾廢料不同，釷廢料在幾百年內就會變得安全。在中國，釷實際上是稀土礦業的廢物，無需開採即可獲得。
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更高的效率：釷產生的能量是鈾的200倍。同樣大小的電池，鈾電池能提供1天的電力，而釷電池能提供6.5個月的電力。
釷反應堆的工作原理
釷是一種天然存在的元素，存在於岩石礦床中，是反應堆的燃料。當釷受到中子轟擊時，它會吸收中子而不是分裂，最終變成可裂變材料鈾233。可裂變材料在受到中子轟擊時會分裂，釋放能量，然後轉化為電能。
與鈾不同，天然存在的釷232不可裂變，不能自行維持核反應。然而，它是可轉化的，可以轉化為可裂變材料，但需要外部幫助。釷要成為有用的燃料來源，首先必須受到中子轟擊，變成釷233，然後衰變成鏷233。鏷可以被提取出來，衰變成可用的燃料鈾233。
熔鹽反應堆
傳統的核反應堆使用固體燃料棒和加壓水冷卻，在反應過程中很難提取物質。而熔鹽反應堆使用液體燃料，更容易分離鏷，繼續釷燃料循環。如果操作得當，熔鹽反應堆比標準的水冷反應堆更安全，後者必須保持在極高的壓力下以防止水沸騰。熔鹽反應堆可以在低壓下運行，並且在緊急情況下，燃料會自動排出，避免了事故的發生。
美國的釷研究歷史
美國在20世紀60年代就開始測試釷反應堆技術，但後來選擇不再進一步發展，而是專注於鈾燃料加壓水冷反應堆技術。這項1960年代的研究被稱為“奧克里奇”，是美國最接近釷能源的一次。
奧克里奇國家實驗室主任阿爾文·溫伯格也開始研究替代的、不易武器化的核方法，最終選擇了釷燃料熔鹽反應堆。熔鹽反應堆實驗於1965年至1969年進行，結果非常有希望，成為釷研究的聖杯。
然而，實驗最終被關閉。在冷戰期間，鈾熱達到了頂峰，五角大樓需要更快的增殖反應堆來推動核軍備競賽。沒有人關心釷是否更安全或不適合武器化。此外，在20世紀50年代和60年代，核能由物理學家主導，他們考慮的是固體燃料棒、反應堆物理學和中子行為，而忽略了化學方面。
中國的釷反應堆發展
2009年，中國的釷項目正式啟動。2018年開始建設，數百名科學家日夜工作多年，剖析美國解密文件，複製實驗，設計新材料。2023年，中國的釷熔鹽反應堆實現了持續的核鏈式反應，2024年6月，反應堆投入運行。
現實的考驗
雖然我們比以往任何時候都更接近釷動力的未來，但仍有許多問題需要考慮。過去曾有一些商業釷工廠，但都沒有存活到20世紀80年代以後。原因包括設計問題、提取和轉化釷的成本高於鈾、燃料再處理成本高以及材料科學問題等。
中國的測試反應堆規模很小，還不是一個成熟的電廠。但中國計劃在2030年之前建成一座60兆瓦的反應堆。此外，哥本哈根原子公司計劃在2026年在瑞士測試一座熔鹽釷反應堆，之後計劃大規模生產。其他國家也在推進釷研究，但進展較慢。
結論
釷的故事展示了公共研究的力量，以及過去的研發如何在幾十年後引發創新浪潮。但它也表明，研究動力很容易停滯。釷是未來的清潔革命，還是我們應該減少潛在損失，堅持我們所知道的？這是一個問題。歡迎在評論區分享你的看法。