2019-01-13 08 【能源】熔鹽堆簡介1
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【能源】熔鹽堆簡介
2019-01-13 08:42:00
原文网址：http://blog.udn.com/MengyuanWang/123728083
三年多前，我在《高溫氣冷堆》一文中介紹了高溫氣冷球床（Pebble Bed）反應堆的發展過程。
到了2017年底，中文媒體報導了一些有關另一種所謂“第四代”反應堆的進展消息，於是就有讀者
發問，這個“熔鹽堆”是怎麽一回事。今天在此做個簡介。
首先提醒大家，“第四代”這個詞匯是商業廣告用語，並沒有科學或工程上的嚴格定義。詳細來
説，前三代的商用核能電廠不是輕水式（Light Water Reactor，這是相對於含氘的重水，所以輕
水其實就是普通含氫的水；輕水式又分爲沸水式和壓水式，它們是現役商用核反應堆的主流）就
是重水式（亦即加拿大的CANDU，參見前文《再談中國的核電發展》），利用固態柱狀的鈾或
鈽燃料棒浸泡在兼做中子減速劑（Neutron Moderator）和冷卻劑（Coolant）的水中；代與代之
間的差別主要在於安全設計上的改進。而近年來流行的所謂“第四代”，則汎指所有不是輕水式或
重水式的不成熟設計（所以這是又一個商學院發明的妙語：明明實際上的特徵是還不實用，卻誤
導讓人以爲是先進的意思），它們幾乎沒有例外都在原子能濫觴的40年代就有人提出概念，在50
和60年代有原型設計；之所以到現在還沒有商業應用，是因爲在當時的商業化過程中競爭不過輕
水式和重水式，被放棄了。當然50多年前被放棄，有多種可能的原因，包括政治選擇、技術背
景、還有先到先得效應（First Mover Advantage）等等，不一定代表著在21世紀的技術環境下仍
會是次等的選擇；但是如果反過來，只因爲它們被包裝成“下一代”的設計，就以爲它們必然是有
優越性的，那麽失望的可能性當然遠大於成功（精確來説，成功了才是第四代；成功之前只不過
是個實驗）。
2017年傳出的中國“熔鹽堆”計劃（TMSR），並不包含詳細的技術細節，只提到它是由江綿恆博
士（江澤民的長子，現任上海科技大學校長）主導推動，將在甘肅先建造2MW的固態釷
（Thorium）基熔鹽堆，然後再視情況演進為比較接近實用型的設計。所謂的固態釷基熔鹽堆，
是把含釷的核燃料做成燃料球（Pebble），以氟基金屬熔鹽為冷卻劑，因此它既是熔鹽堆，也是
球床堆。因爲它的經濟性相對於現有商用核電站很明顯地不會有優勢，在這裏它的目的只能是爲
了獲得釷基核反應的一些基本實驗參數，所以我就不詳細討論了。如果我們拿這個2MW的實驗
堆和清華發展高溫氣冷堆的歷史相比，晚了不止20年；既然世界第一座商用級別的高溫氣冷堆正
在山東石島灣建設之中，可以看出熔鹽堆距離實用化還很遠。
至於未來的商用熔鹽堆會是什麽樣子，實在很難説；這是因爲釷基的熔鹽堆有幾十種不同的設
計，各有優劣。我覺得很可能江校長自己都還沒有確定，要等到上面提到的實驗堆出了結果，才
能決定下一步。本文爲了方便討論，我假設他會選擇目前看來最先進的Two Fluid Liquid Fluoride
Thorium Reactor（Two Fluid LFTR，雙流氟基熔鹽釷反應堆）。
前面提到很多所謂的第四代核反應堆的設計概念，其實在1940年代就有，釷基堆也不例外。它最
早是由Eugene Wigner和Alvin Weinberg領導Oak Ridge National Lab的團隊在1944年設想出來。
當時美國的另一個主要核子研究單位Argonne National Lab由Enrico Fermi和Walter Zinn主導，選
擇專注在鈽基的反應鏈上。在二戰結束後，大家從開發原子彈的曼哈頓計劃抽身出來，開始研究
核反應器，最早的大錢來自海軍的核潛艇計劃，這需要很小的體積，所以先合作發展出功率密度
很高的輕水堆；而輕水堆也就很快成爲工程上最成熟的設計。
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