钍元素反应堆有什么缺点和优点
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缺点:1、热中子谱中的增殖是缓慢的,并且需要大量的后期处理技术。而钍反应堆的再处理的可行性仍未得到验证。
2、目前钍反应堆还处于实验阶段,还需要大量的投入来进行研究。
3、与使用传统的固体燃料棒相比,制造和再加工钍燃料的成本更高,但是这个随着钍反应堆在未来的大规模应用,成本可能会进一步下降。
4、钍反应堆在钍-铀循环时会产生铀232,同时它还会发射伽马射线。
优点:1、钍元素储量更多
钍元素在地壳中的储量更丰富,大约是铀元素的三倍,几乎和铅和镓元素的含量一样丰富。而且和铀元素中只有0.7%的铀235适用于核电站外,而占铀矿99.3%的铀238(贫铀)并不适宜核电站不一样的是:钍元素几乎都是适宜核裂变反应的钍232。
这就意味着钍燃料不需要使用昂贵的浓缩铀技术,毕竟几乎所有的天然钍元素都能够直接当做核燃料使用。
另外每单位重量的钍元素产生的能量是铀元素的250倍。
开采钍元素比开采铀元素更安全、更高效。钍的矿石独居石通常含有比其各自矿石中的铀含量更高的钍浓度。这使得钍成为一种更具成本效益且对环境破坏较小的燃料来源。钍矿开采也比铀矿开采更容易且危险性更小,因为该矿是一个露天矿坑,不需要通风,不像地下铀矿,其中氡含量可能有害。
钍的矿石独居石
钍的矿石独居石
2、钍元素的污染更小
与铀反应堆不一样的是,钍元素核裂变的时候不会产生钚元素——钚元素是原子弹的关键催化剂,此外,钍元素这样的乏燃料棒的放射性远低于传统的核废料,理论上当钍用作液态氟化物钍反应堆的燃料时产生的核废料比铀核燃料少1000倍以上,而且和铀元素核废料放射性需要几万年来衰变成安全物质相比,钍元素核废料的放射性在一年或几百年内就能下降到安全水平。
这使得钍元素对于环境的影响更小。
3、钍核电站的安全性更高
如果从安全角度考虑的话,钍元素最大的卖点并不是它的放射性更小,而是钍元素不会自动链式反应。
我们都知道,铀元素核裂变的时候,会释放中子轰击其他的铀原子,从而产生链式反应,最终只要核燃料数量充足,那么铀反应堆就无法停止核裂变反应。
但是钍元素需要一个加速器驱动系统(ADS)反应器,它的主要作用是提供一个外部电子束来启动钍元素的核裂变反应,所以只需要移除这个外部电子加速器就能够让钍元素的核裂变反应停止,这样的话,钍元素核电站就不会发生福岛核电站那样的失控事件。
液态氟化钍反应堆设计为防熔毁。如果发生电源故障或温度超过设定限制,反应堆底部的易熔塞会熔化,将燃料排入地下油箱以进行安全储存。
4、钍反应堆不适用于核武器制造
我们都知道,铀反应堆的一些技术是可以用于制造核武器的。而钍反应堆的副产品制造实用的核弹是很困难的。钍不像铀那样易裂变。所以密集的钍核不会开始分裂和爆炸。
钍反应堆的钚生产率将低于标准反应堆的2%,而且钚的同位素含量将使其不适用于核反应堆。
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