印度核裂變快堆技術成為焦點,比俄羅斯方案更先進,領先中國20年

2020-11-29 環球科學大觀

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在科技領域,印度向來以中國作為最重要的「榜樣」和競爭對手,似乎凡事都要與我們爭個高低。雖然新世紀以來中國科技創新日新月異,早已將印度遠遠甩在身後,但在一個高科技領域卻落後印度近20年之久!這項技術正是核裂變快中子增殖堆(快堆)。

在過去近30年裡,印度核物理學家不僅率先在核裂變快中子增殖堆領域投入研發力量,更有所成就。如今全球目光都聚焦在印度南部地區即將建成的快堆上,這將成為一個新的裡程碑式成就。原子研究中心負責人表示,從安全角度來看,快中子增殖堆比傳統的壓水堆(PWR)更加安全,且成本更低,是代替今天核電原理的重要方案之一。

世界上唯一商業運作的快中子增殖堆位於俄羅斯烏拉爾山脈的Beloyarsk核電站。不可否認的是,俄羅斯是今天快中子增殖堆全球領導者。自從1980 年以來,俄羅斯的BN 600快堆已運行近40年。該反應堆功率約800兆瓦,不僅僅為俄羅斯地區的人們提供電力,更向烏拉爾地區的葉卡捷琳堡市源源不斷地輸送電力。

不過,印度在建的快堆並非是參仿俄羅斯模式。據國際原子能機構相關人士表示:儘管它們都使用相同的基本物理原理,但印度有著自己的新方法,且與俄羅斯的快堆模式完全不同。快堆的發展是未來國家的新模式,這意味著「無限電力」時代的臨近。

核物理學家解釋稱,快中子增殖堆並不是因為反應運行得更快,而是因為維持原子鏈反應的中子比傳統反應有著更高的飛行速度。而快堆中最核心的便是鈾(U-235),但在超純鈾中U-235的含量並不高,更多的以其同位素U-238的形式存在,這就大大制約了核裂變反應的效果。不過,U-238可以和快中子相互作用,並且轉化為有價值的U-235。這樣一來,可以更充分地利用反應堆中的鈾(U-235)資源,意義重大。

令人稱奇的是,印度的快中子增殖堆更加獨特!印度核物理學家還將特製的釷棒插入反應堆,在中子的轟擊下產生U-233,將普通的釷變成了極具價值的核材料。雖然印度的鈾資源並不豐富,傳統反應堆的發展不得不仰仗其它國家,但由於印度坐擁世界第二大釷礦,因此快堆的發展超乎想像。

截至目前,全球僅美、法、日、印、俄五國基本掌握快堆技術,而真正實現快堆商業化運營的僅俄羅斯一國。而由於該技術難度遠超傳統的輕水堆(分沸水堆和壓水堆),故而我國目前仍處於實驗階段。對此,國際核領域普遍認為印度在該領域已領先中國20年。

作者 | 科學熊、朱張航宇

配圖 | 朱張航宇

責編 | 朱張航宇

信息源:India Times

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