印度的沙地蘊(yùn)藏著為該國(guó)無(wú)碳未來(lái)提供燃料的巨大潛力。由于印度擁有世界上最大的釷儲(chǔ)量，其長(zhǎng)期核能戰(zhàn)略的最終目標(biāo)就是開(kāi)發(fā)這種銀白色、略帶放射性的金屬，這種金屬被認(rèn)為比傳統(tǒng)核燃料更清潔、更高效。

印度孟買(mǎi)霍米·巴巴國(guó)家研究所所長(zhǎng)Anil Kakodkar說(shuō)：“自印度核能計(jì)劃啟動(dòng)以來(lái)，釷一直是研發(fā)的重點(diǎn)?！庇《纫呀?jīng)設(shè)計(jì)并正在開(kāi)發(fā)一個(gè)以釷為燃料的反應(yīng)堆——先進(jìn)重水反應(yīng)堆。據(jù)Kakodkar稱(chēng)，該反應(yīng)堆不僅將示范釷基燃料循環(huán)，還將示范非能動(dòng)安全特性。

印度并非唯一打算利用釷獨(dú)特特性的國(guó)家。2023年6月，中國(guó)頒發(fā)了一座實(shí)驗(yàn)熔鹽釷基核反應(yīng)堆的運(yùn)行許可證。該反應(yīng)堆建在中國(guó)北部的戈壁灘中，將在未來(lái)幾年內(nèi)進(jìn)行測(cè)試。日本、英國(guó)、美國(guó)和其他國(guó)家也對(duì)研究釷的可能核能應(yīng)用表現(xiàn)出了熱情。

釷用于能源生產(chǎn)的挑戰(zhàn)

釷通常存在于火成巖和重礦砂中，以挪威神話(huà)中的雷神托爾命名。在自然界中，它比鈾含量上高出三倍，但歷來(lái)很少用于工業(yè)或發(fā)電。部分原因是釷本身不是核燃料，盡管它可以用來(lái)制造核燃料。釷-232是唯一天然存在的釷同位素，被認(rèn)為是“可裂變”的。這意味著它需要鈾或钚等驅(qū)動(dòng)元素來(lái)引發(fā)和維持鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。經(jīng)過(guò)輻照后，釷-232會(huì)發(fā)生一系列核反應(yīng)，最終形成鈾-233，然后鈾-233可以分裂釋放能量，為核反應(yīng)堆提供動(dòng)力。

然而，利用釷生產(chǎn)能源并非沒(méi)有挑戰(zhàn)。一些經(jīng)濟(jì)和技術(shù)障礙使釷的應(yīng)用面臨挑戰(zhàn)。盡管釷資源豐富，但目前提取這種金屬的成本卻很高?！暗V物獨(dú)居石是稀土元素的主要來(lái)源，也是釷的主要來(lái)源?！痹幽軝C(jī)構(gòu)鈾資源專(zhuān)家Mark Mihalasky說(shuō)，“如果沒(méi)有目前對(duì)稀土元素的需求，獨(dú)居石就不會(huì)僅因其釷含量而被開(kāi)采。釷是一種副產(chǎn)品，提取釷所需的方法比提取鈾的方法成本更高。但是，如果對(duì)釷及其核能應(yīng)用有更高的需求，這種情況就會(huì)改變?！?/p>

同樣昂貴的還有釷動(dòng)力核設(shè)施的研究、開(kāi)發(fā)和測(cè)試，因?yàn)樵阝Q方面缺乏豐富的經(jīng)驗(yàn)，而且鈾在核能方面歷來(lái)占據(jù)主導(dǎo)地位?！扳Q的另一個(gè)障礙是輻照后難以處理?！痹幽軝C(jī)構(gòu)燃料工程和燃料循環(huán)設(shè)施技術(shù)負(fù)責(zé)人Anzhelika Khaperskaia說(shuō)，“由于釷中存在強(qiáng)伽馬射線發(fā)射子產(chǎn)物，因此與鈾燃料相比，釷燃料需要更昂貴的遙控燃料制造工藝。此外，乏釷燃料的后處理也具有挑戰(zhàn)性。溶解二氧化釷和處理氣態(tài)產(chǎn)品存在困難，需要在工業(yè)規(guī)模上達(dá)到成熟。由于在溶解過(guò)程中使用氟化物，后處理設(shè)備也會(huì)受到腐蝕。”

一項(xiàng)為期四年的原子能機(jī)構(gòu)協(xié)調(diào)研究項(xiàng)目重點(diǎn)研究開(kāi)發(fā)釷基核能的可能性，研究使用釷作為燃料的好處和挑戰(zhàn)，并分析其在不同類(lèi)型反應(yīng)堆中的應(yīng)用——從最常用的水冷反應(yīng)堆到熔鹽反應(yīng)堆。該項(xiàng)目的成果最近發(fā)表在一份題為《部署釷基核能的近期和長(zhǎng)期選擇》（原子能機(jī)構(gòu)《技術(shù)文件》第2009號(hào)）報(bào)告中。

釷能提供什么？

釷比傳統(tǒng)核燃料鈾-235有幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)。在為水冷堆或熔鹽堆提供燃料時(shí)，釷產(chǎn)生的可裂變材料（鈾-233）多于其消耗的可裂變材料，而且與钚燃料相比，釷產(chǎn)生的長(zhǎng)壽命次錒系元素較少。據(jù)估計(jì)，釷在地殼中的平均含量為10.5ppm，而鈾的含量約為3ppm。

上述原子能機(jī)構(gòu)報(bào)告作者之一，原子能機(jī)構(gòu)燃料循環(huán)設(shè)施專(zhuān)家Kailash Agarwal說(shuō)：“由于釷的豐富性及其可裂變材料的增殖能力，釷有可能為人類(lèi)的能源需求提供長(zhǎng)期解決方案?！?/p>

除了釷燃料反應(yīng)堆和核能總體上在運(yùn)行中不會(huì)排放溫室氣體之外，另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，與目前鈾燃料反應(yīng)堆相比，它們產(chǎn)生的長(zhǎng)壽命核廢物更少。

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