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主題:用「熔鹽式核爐」來消化台灣核電廠所屯積大批廢核燃料的探討
發表:沈黑朝 2012-05-24 17:38:14 閱覽數:124463 (IP: ) T 3511 引 用
 


回應:阿幹久 2013-03-18 17:33:22 (IP: ) T 3511_R 61 引 用
http://mag.udn.com/mag/campus/storypage.jsp?f_ART_ID=313299

核能應用解析/釷+石墨+熔鹽 未來核能方向

2011/04/18

【聯合報╱記者陳幸萱】

核廢料處理是各國頭痛問題,美國土地大,可選擇的處理地點也較多,圖為內華達沙漠的核廢料儲存場。 (法新社)
日本福島發生核安事件,核能發電的安全及必要性再度成為世界各國的焦點。當核反應開始之後,要保持反應速率產生「連鎖反應」,必須依靠慢速的中子;而核反應後會先產生動能較高、速度較快的中子,則不容易誘發下一階段的核反應。

中央研究院院士徐遐生表示,目前有一套「新的辦法」可以處理核能發電的風險。他指出,過去就已經有使用石墨當中子減速劑、用熔鹽做冷卻劑的想法,只是一直沒有人成功做出來;預期用釷當燃料,配合石墨和熔鹽,將是未來核能的新方向。

蘇俄車諾比核電廠,當年發生大災難,但現在已復工,員工下班時要檢查身上是否有過量輻射線。 (法新社)
石墨的傳熱效能好、可以耐高溫;不像水遇高溫會變成氣體,同時也比大多數反應器壓力槽的金屬材料耐熱,可以提高核反應的功率。

徐遐生表示,目前有65%核分裂產生的熱都無法使用,如果提高材料耐高溫能力,將可提升10%的核能使用率。

而石墨也不會與核分裂放出的中子發生作用,是理想的中子減速材料。

鈾燃料。 (法新社)
熔鹽就是熔融態的鹽類,是液體,可以用來阻隔石墨和氧氣在高溫下產生燃燒反應。用熔鹽取代水,做為「工作流體」帶走熱量,不僅提高系統溫度、創造更高效能,也更加安全。

徐遐生說,溫度達400℃以上,鹽就會變液體;在高溫下,熔鹽不會產生蒸氣、更不會產生氫氣,因此沒有使反應爐壓力過大而爆炸的危險。

如果不慎發生輻射外釋的情況,輻射物質混在熔鹽中,碰到室溫就會冷卻成固態的「輻射鹽」,也不會跟著水蒸氣飄散到空氣中,造成輻射汙染。

徐遐生說,使用釷232當燃料,則是考量到地球上的釷含量比鈾更多。他也指出,釷和鈾發電的效率一樣高,而核廢料中的鈽也可以用來製造釷,讓核廢料變燃料。並且中子撞擊釷232分裂後的產物,半衰期最長只有30年;目前鈾235分裂生成的鈽239,半衰期就可達兩萬四千年,相比之下儲藏的難度較低。

徐遐生表示,這是「用新材料搭配舊方法,」讓核能發電更安全。

但白寶實指出,台灣應不可能發展釷燃料發電,因為提煉釷的技術同時也可以製造核武,受到管制。

徐遐生目前正和美國柏克萊、密西根大學與麻省理工學院合作,希望三年內能用「新材料」造出一個小的核能爐。

反應器中的水:冷卻劑、緩速劑

國立清華大學核子工程研究所教授白寶實說,一般的核能發電的能量來源,就在「慢中子反應器」(或稱熱中子反應器)裡;而核電所需承擔的風險,也是來自反應器。

在慢中子反應器中,須先用一個速度比較慢的「慢中子」去撞擊鈾235原子,讓鈾原子產生分裂,過程中會損失質量。根據愛因斯坦的特殊相對論△E=△mc2,質量與能量可以互換;虧損的質量會變成能量,成為核能發電的能量來源。

白寶實說,一個分裂過程大概可以產生210百萬電子伏特的能量,其中90%的能量會轉成熱量;冷卻劑(常用普通水)帶走熱量後,熱能使水從液態變成氣態、產生蒸氣,帶動機械裝置發電,這就是核能發電的原理。

而每次核分裂,平均會產生2.6個「快中子」,可繼續碰撞其他鈾原子,完成核能「連鎖反應」;持續產生能量,核反應也不斷進行。

不過這次福島核災中,主因是因電廠「全黑」無法降溫的時間過長,導致後來一連串的問題出現。

原能會核能管制處處長陳宜彬解釋,當反應爐的溫度達到攝氏1200度,燃料護套的鋯合金就會跟水蒸氣起化學反應,產生氫氣。

空氣中的氫氣濃度若達到4%,就可以輕易點燃,達到8%會自燃,若濃度更高,就會產生氫爆。

目前證實是氫氣濃度過高,使福島第一核電廠的一、三號機產生爆炸。爆炸之後,二次圍阻體受損,部分輻射蒸氣跟著散逸到空氣中。

全文網址: 核能應用解析/釷+石墨+熔鹽 未來核能方向 - 新聞中的科學 - 線上學習 -

udn文教職考 http://mag.udn.com/mag/campus/storypage.jsp?f_ART_ID=313299#ixzz2NslTKjFp
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