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印度将建首座钍基核反应堆
撰写时间:2012-7-11 文章作者:于欢 文章来源:中国能源报

 

首座钍基反应堆开建在即 

积极追逐钍核



  钍矿资源极为丰富的印度正积极推进钍基反应堆的研发和建设工作,力图借助这种应用潜力巨大的天然放射性金属,实现其雄心勃勃的核电扩张计划。

 


      
  印度原子能委员会(AEC)主席辛哈日前在接受《印度时报》采访时透露,目前印度已掌握了钍的应用技术,即将开建该国首座钍基核反应堆。新德里持续了半个多世纪的钍核之梦看上去已不再遥远。
  钍从多个角度来说都是优于铀的核燃料,但却因无法制备核武器长期遭弃。日核危机的爆发放大了钍的诸多优点,供电缺口严重的印度似乎瞅准这一时机,有意借钍推动其雄心勃勃的核电扩张计划,甚至实现其成为核电技术出口国的目的。
  钍:民用核能的新思路
  钍是一种天然放射性金属,在民用核能领域,它的应用潜力远大于铀,但公众对其的认知却非常有限。
  钍在地壳中的储量是铀的3倍,且几乎所有的钍都有在核反应堆中得到应用的潜力,与之相对应的是,仅有约0.7%的天然铀可被用作核燃料。
  这意味着钍潜在的应用效率要远大于铀,同时产生的核废料要低很多,并且更易于处理。
  据科学家估算,1吨钍可以产生相当于200吨铀或350万吨煤的能量,而目前已知的钍储量至少可满足全球1万年的能源需求。同时钍产生的核废料只需封存500年即可丧失高危害的放射性,而铀至少需要数万年,且前者产生废料总量仅为后者的千分之一,甚至是万分之一。
  此外,钍在核电应用中的安全性远高于铀。钍必须用中子“轰炸”才能启动分裂过程,一旦切断中子束,钍便会立即停止分裂,不会产生连锁反应,更不会像铀一样持续发热,这意味着用钍建造的反应堆不必担心堆芯熔毁。
  换句话说,如果福岛核电站使用的核燃料是钍,日核危机的一幕或许根本不会上演。
  另外,钍比铀更易于进行浓缩与提纯,且不会产生二氧化碳,在减排问题成为全球共识的今天,这更具现实意义。
  具有讽刺意味的是,在强调“安全”的核电行业,具有“压倒性”优势的钍未能像铀一样得到大规模应用,原因只在于它无法制备“不安全”的核武器。
  关于钍核技术的研发,美国是公认的先行者。早在上世纪50年代,美国就曾启动了相关研究,并于1954年在宾夕法尼亚州建成了世界上首座钍基工业核电站。
  这座名为西平波特(Shippingport)的核电站验证了以钍作为核燃料驱动反应堆的可行性,但最终美国人选择了铀,原因就在于,华盛顿方面希望核能研究能与核武器产生联系,而这正是钍的“软肋”。“冷战”时期的核军备竞赛,更进一步打压了钍的应用前景。
  新德里的钍核之梦
  美国是钍核技术研发的先行者,但并非独行者,印度也是世界上最早关注钍的国家之一。
  距离孟买不远的Bhabha原子研究中心自1955年以来从未中断钍基核电的研究。在此之前,该中心正在研发设计寿命达100年、使用钍作为原料的重水反应堆(AHWR),整个项目由辛哈直接领导。
  辛哈表示,目前这一反应堆的设计工作“已经完成”,接下来将启动印度首座钍基核电站的建设工作,并称印度的官方目标是到2050年,让全国30%的能源供应来自钍基核电。
  尽管辛哈并未给出新项目的具体信息,但据印度《德干先驱报》援引印原子能部(DAE)的消息称,拟建的钍基反应堆装机容量为30万千瓦,从开工建设到完全投产大约需要6年时间(预计在2017年前后),地址将在泰米尔纳德邦和马哈拉施特拉邦之中二选一。
  在过去的半个多世纪里,印度始终没有中断对钍的研究,这与印度的国情有密切关系。
  首先,印度的钍储量非常丰富,大约是铀储量的6倍,钍核在印度的大规模应用因此成为可能。
  世界核能协会公布的数据显示,印度拥有全球12%的钍储量,总量达31.9万吨,仅次于澳大利亚、美国和土耳其。但印度自己给出的数字是84万吨,差不多是全球总储量的1/4。
  再者,由于长期游离于《核不扩散条约》之外,印度的铀贸易受到极大抑制,这在很大程度上限制了印度的核电产业发展,但也在一定程度上推动了钍基核反应堆的研发。
  此外,自日核危机爆发以来,国际社会关于用钍替代铀发展核电的呼声不时出现,这更为印度暗中准备的钍核战略创造了有利条件。
  事实上,除了印度,中国、日本、美国、俄罗斯、法国、英国目前都在进行类似研究。
  2011年,中国科学院启动了“钍基熔盐堆核能系统”专案,目标是在20年内,研发出新一代以钍为基础的核能系统。同一年,英国科学家们在曼彻斯特南部建起了一个用于研究钍的小型加速器,以期寻找到用钍代替铀作为新型核燃料的方式。
  核电出口是终极目标
  2011财年,印度的电力供应与需求之间的差距达8.5%,全国300万居民缺乏电力供应。而按照印度政府的规划,包括核电在内的清洁能源将是解决印度缺电问题的有效手段,并计划到2050年用核电满足全国1/4的电力需求,而目前这一比例不足3%。
  官方公布的数据显示,印度目前共有20座铀基反应堆,总装机438.5万千瓦,相同堆型的反应堆还有6座在建,另有40座正在规划中。
  事实上,新德里对核电的期待不仅限于满足内需,其终极目标是借核电的大发展推动技术出口。
  印度媒体指出,在印度科学界的年度盛会“印度科学大会”上,辛格曾两次引用丘吉尔的那句名言:“未来的王国是思想的王国”,这充分显示出印度要做“技术领袖”的决心,而核电技术,特别是钍核技术将很有可能成为突破口。
  事实上,印度政府近些年非常重视科技投资,寄希望于将技术出口打造为未来国民经济的支柱产业,核电被列为重点扶植产业,相关的基础投入已在跟进。
  眼下印度政府正在投建数百所全新大学及工程技术学院,旨在将国内接受高等教育的学生人数提高一倍,同时政府还计划出资2.5亿美元打造一个国家级粒子实验室,以期大幅提高印度在国际粒子物理学界的影响力。
  但《福布斯》杂志认为,尽管目前包括印度在内的不少国家都重新拾起了对钍的兴趣,而钍也确实值得关注,但钍核距离真正的应用尚需时日。主要原因在于它缺乏投资渠道,市场化更是无从谈起。目前全球只有一家公开交易的钍燃料企业,但这家名为Lightbridge的企业在业内毫无影响力可言,而所有关于钍的研究都由各国政府部门操刀。
  辛哈也承认,首座钍核电站将主要用于实验目的,钍基核电站在印度的大规模应用可能还要等上“数十年”。