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內陸沙漠也可以建立核電廠?/波新聞

波新聞
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2021-10-03

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內陸沙漠也可以建立核電廠?/波新聞
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波新聞-戴貴立/ 專題

   以前核電廠用重水冷卻,必須依賴海水,設立在濱海地區。現在新式核電站在內陸建設,不是夢。目前中國大陸宣布限電的同時,新聞播報也特別介紹新的核電技術,暗示缺電是一時的,偏遠地區建立核電廠,傳輸電力給沿海省份,技術與理論上可行。

   2000年1月,由美國的能源部發起並約請阿根廷、巴西、加拿大、法國、日本、大韓民國、南非和英國等九個國家的政府代表開會討論,並就通過國際合作開發新一代核能技術方面取得了共識。同年7月,上述九個有意發展核能的國家簽署《GIF憲章》,共同成立致力於研究和發展第四代核能系統的政府間國際組織:第四代核能系統國際論壇(Generation IV International Forum,縮寫為GIF)。

   2002年,瑞士簽署加入。2003年,歐洲原子能共同體加入。2006年,中華人民共和國、俄羅斯加入。2016年,澳大利亞加入論壇。

   經中國國務院批准,科技部原部長徐冠華於2006年11月代表中華人民共和國政府簽署了GIF《憲章》,2007年11月楊潔篪外長簽署了《第四代核能系統研究和開發國際合作框架協定》加入書。2008年10月和2009年3月,中國分別加入了高溫氣冷堆和鈉冷快堆兩個系統安排。後經國務院批覆,2011年6月科技部原部長萬鋼簽字同意無限期延長GIF《憲章》有效期。

   2019年10月18日,中科院核能安全技術研究所吳宜燦所長代表中方在山東威海簽署加入鉛冷快堆系統合作的備忘錄。GIF主席Hideki Kae、鉛冷快堆系統主席Alessandro Alemberti,以及國際原子能總署(IAEA)、經合組織核能署(OECD/NEA)、國家原子能機構(CAEA)和GIF各成員國代表均有參會。

   截止至2018年7月,GIF初步確定六種候選堆型。以中子能量作區分:3種熱中子反應爐與3種快中子反應爐。其中熱中子家族的高溫氣冷堆(VHTR)也是一種具潛力的高效產氫方式,可降低燃料電池成本;快反應爐則是能將長半衰期的錒系元素燒掉,減少核廢料,並「滋生更多燃料」。

   據學者及網民回應高溫氣冷堆問題,主要論點是高溫氣冷堆主要是用來制氫。熔鹽堆還有一個體積小的特點,這個也很好,在車、船、飛機、移動電站等的應用會顯示出優勢。高溫氣冷堆的體積就大,很難做到很小,難以用作上述移動使用的動力源。

   超臨界壓水堆研發出來,可以對二代壓水堆改造。行波堆應該會繼續研究直至商用,行波堆還是有相當優勢的,當然蓋茨基金會缺席很長一段時間甚至不再參與,但中國自己的力量應該也會實現出來。

   至於發生核洩漏就是危機.,不能不評估。不管技術再厲害也沒用,核洩漏肯定會發生。因為這是概率的問題,不再是邏輯的問題,不管是人還是機器在操作,都會有出錯的概率。

   超高溫反應爐(VHTR)(英語:Very high temperature reactor,縮寫:VHTR)的設計概念是運用石墨作為減速劑、一次性鈾燃料循環、氦氣或熔鹽作為冷卻劑。此設計設想出水口溫度可達1000°C,爐心則可採燃料束或球床式。藉由熱化學的硫碘循環,反應爐高溫可用於產熱或產氫製程。超高溫反應爐也具有非能動安全特性,天然具有不可能發生核災的安全度。

   第一個實驗性VHTR在南非建成南非球床模組反應爐,但已於2010年2月停止挹注資金。成本提高與難以突破的技術困難,使投資人與消費者躊躇不前。

   2010年後中國認為技術已經突破,先建成10百萬瓦高溫氣冷實驗堆之後迅速於石島灣核電廠開建商用模組,石島灣核電廠已經於2021年9月12日成功臨界,預計2021年年內併網發電。

   氣冷式快反應爐(英語:Gas-cooled fast reactor,縮寫:GFR)是種快中子反應爐。利用快中子、封閉式核燃料循環對增殖性材料進行高效核轉換,並控制錒系元素核分裂產物。使用出口溫度850°C的氦氣冷卻,送入直接布雷頓循環的封閉循環氣渦輪發電。

   許多新式核燃料能確保運作於高溫中,並控制核分裂產物產出:混和陶瓷燃料、先進燃料微粒或錒系化合物陶瓷護套燃料。爐心燃料會以針狀、盤狀集束或柱狀分布。

   熔鹽反應爐[(英語:Molten Salt Reactor,縮寫:MSR)是一種反應爐類型,其冷卻劑甚至是燃料本身皆是熔鹽混和物。這有許多不同細部設計的延伸型,目前也已建造了幾個實驗原型爐。最初和目前廣泛採用的概念,是核燃料溶於氟化物中形成金屬鹽類,如:四氟化鈾(UF4)和四氟化釷(ThF4)。當燃料熔鹽流體流入以石墨減速的爐心內時,會達到臨界質量。現行大部分設計是將熔鹽燃料均勻分散在石墨基體中,提供低壓、高溫的冷卻方式。

   有一種液相氟化釷反應爐(LFTR)是一種熱滋生釷燃料發電,捨棄鈾礦使用釷熔鹽作釷燃料循環,可在常壓下達到高運作溫度,此新式觀念已在世界上引起關注。

   相對於現行核電廠技術,第四代反應爐有以下優點:核廢料仍有放射性,但半衰期已從數百萬年降至數百年。使用新式設計後,同樣數量的核燃料多產出100至300倍的能量。可利用現有核廢料產電。大幅改善運轉安全性。

   一種無法預測的問題是當操作員對新式反應爐運作不熟悉時,可能會有較高風險。核工程師大衛·洛克博姆認為大部份的核事故都是這樣造成的,他說:「我們無法模擬操作員會犯怎樣的錯誤」。美國某研究實驗室主任說:「生產、建造、維護新式核電廠會面臨新的學習問題,也許技術證明可行,但人類卻會犯錯」。

   另一種特殊風險可能會發生在鈉冷式快反應爐上,因為鈉與水接觸會產生爆炸,修繕輸水管線會變得非常危險。為了改善這個問題,可在修繕時使用氬氣避免鈉被氧化,但卻可能造成工人缺氧窒息。

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圖/維基百科提供

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