钍能驱动下一代核反应堆吗?

作为气候变化核能让地球变得不那么宜居，却得到了更多的关注。太阳能和风能有助于减少温室气体排放，但如果能找到应对气候变化的解决方案，核能可能会成为其中的一部分。

虽然核能不会产生改变气候的气体，而这种气体会给其他电力来源带来问题，但它也有一定的风险。首先，如何处理核电站产生的放射性废物是一个难题——如何处理这些危险的副产品?此外，如果堆芯熔化，造成环境灾难，就像1986年乌克兰切尔诺贝利发生的那样，会发生什么?当然也有其他的担忧，但考虑到我们目前的能源困境，有很多理由继续努力使核能更安全。

核反应堆是通过裂变运行的，这是一种原子分裂产生能量的核链式反应(或者在核弹的情况下，是大爆炸)。

“全世界大约有450个核反应堆在运行，它们都需要燃料，”他说史蒂夫Krahn范德比尔特大学(Vanderbilt University)土木与环境工程系的一名教授在电子邮件中写道。他指出，这些反应堆大部分都是用铀-235运转的，法国、俄罗斯和其他几个国家对铀-235进行部分循环利用，把回收的钚-239混合在一起，制成所谓的混合氧化物燃料。

钚是核反应堆使用过的燃料的副产品，它可以形成从今天的核反应堆回收核燃料的基础，就像法国和其他几个国家所做的那样。然而，它具有剧毒，是制造核武器最常用的材料，这也是科学家们继续探索其他选择的原因之一。

钍是什么?

一些科学家认为钍元素是解决核电问题的答案。钍是一种放射性较低、储量相对丰富的金属——大约和锡一样丰富，比铀丰富。它也很普遍，特别集中在印度、土耳其、巴西、美国和埃及。

但需要注意的是，钍不像铀那样是一种燃料。不同的是，铀是“可裂变的”，这意味着如果你能在一个地方一次获得足够的铀，它会产生一个可持续的连锁反应。另一方面，钍不是可裂变的——它是科学家所说的“可裂变”，意思是如果你用中子轰击钍(本质上是在一个以铀等物质为燃料的反应堆中启动它)，它可以转化为铀的同位素铀233，它是可裂变的，适合发电。

钍的利弊

钍被用于一些最早的核物理实验居里夫人欧内斯特·卢瑟福研究了它。在第二次世界大战期间，铀和钚与核过程的联系越来越密切，因为它们为制造炸弹提供了最清晰的途径。

对于发电，钍有一些实际的好处。由钍形成的铀-233是比铀-235或钚更有效的燃料，它的反应堆可能不太容易熔化，因为它们可以运行到更高的温度。此外，反应堆运行过程中产生的钚更少，一些科学家认为是钍反应堆可能会破坏自20世纪50年代以来制造和储存的成吨的危险钚。不仅如此，一些科学家认为使用钍和铀-233的一系列反应堆更能防止核扩散，因为需要更复杂的技术将铀-233从废物中分离出来，并用于制造炸弹。

然而，钍也有缺点。其一，钍和铀233是更危险的放射性化学过程。因此，他们更难相处。制造铀233燃料棒也更加困难。此外，如前所述，钍不是燃料。

Krahn说:“如果我们要使用使用钍和铀-233的燃料循环为我们的星球提供动力，那么必须在其他类型的反应堆中产生足够的铀-233来为最初的铀-233反应堆提供燃料。”“如果能做到这一点，化学加工钍-232和铀-233并利用它们制造燃料的方法就相当成熟了;然而，完成这些过程的设施需要建设。”

利用钍作为能源

有几种方法钍可以应用于能源生产。目前正在研究的一种方法是在传统的水冷反应堆中使用固体钍/铀232燃料，类似于现代的以铀为基础的发电厂。事实上，全球已有20多个反应堆使用钍和铀233作为燃料。另一个让科学家和核能倡导者感到兴奋的前景是熔盐反应堆。在这些核电站中，燃料溶解在液态盐中，液态盐也充当反应堆的冷却剂。盐的沸点很高，因此它们可以更有效地发电，即使巨大的温度峰值也不会导致像福岛核电站那样的大规模反应堆事故。这听起来像是科幻小说里的东西，但美国在20世纪60年代就有这样的反应堆，现在也在使用建于中国戈壁沙漠．