引用:
|
作者銀鐵人
新式核能也就只有核融合而已,但這技術可能還要很久才能應用
|
有很多新技術
目前的核能創新主要集中在以下四大領域:
1. 小型模組化反應爐 (SMRs, Small Modular Reactors)
這是目前最接近商業化、也是各國投入最多的新技術。
核心概念: 傳統核電廠動輒 1000 MW(百萬瓦)以上,SMR 則將功率縮小至 300 MW 以下。其特點是可以在工廠流水線生產「模組」,再運到現場組裝,類似堆樂高。
優勢:
更安全: 多數採用「被動安全系統」,即使完全斷電,反應爐也能靠自然對流(重力、熱傳導)冷卻,不會發生如福島核災般的爐心熔毀。
選址靈活: 因體積小、安全性高,可建在退役燃煤電廠、偏遠礦區,甚至用於軍事基地或海水淡化廠。
微型反應爐 (Microreactors): SMR 的更小版本(<10-20 MW),甚至可以裝在卡車上運輸,為數據中心或偏鄉供電。
2. 第四代核反應爐 (Gen IV Reactors)
這是指採用全新冷卻劑和運作原理的反應爐,與目前主流的「輕水反應爐」(用水冷卻)完全不同。
高溫氣冷式反應爐 (HTGR):
特點: 使用氦氣冷卻,運作溫度極高(可達 700-900°C)。
應用: 高溫可用於工業製程(如製氫、石化煉鋼),不僅僅是發電。中國的石島灣核電廠是全球首座商轉的此類機組。
熔鹽反應爐 (MSR):
特點: 核燃料直接溶於液態鹽中。如果發生洩漏,熔鹽會凝固將輻射鎖住,理論上不會有輻射外洩。這也是**「釷能源 (Thorium)」**最主要的應用途徑。
鈉冷快中子反應爐 (SFR):
特點: 使用液態金屬鈉冷卻。這類反應爐是「增殖反應爐」,可以燃燒現有的核廢料,將長半衰期的廢料轉化為短半衰期物質,解決核廢料問題。比爾·蓋茲創辦的 TerraPower (泰拉能源) 的「Natrium」反應爐即屬此類。
3. 先進核燃料技術
為了配合新一代反應爐,燃料本身也有重大突破。
TRISO 燃料顆粒 (三層包覆燃料): 被稱為「永遠不會熔毀的燃料」。將微小的鈾顆粒用碳和陶瓷層層包覆,像罌粟種子一樣。它能承受 1600°C 以上的高溫,將放射性物質物理性地鎖在顆粒內部。
HALEU (高含量低濃縮鈾): 傳統核電廠使用濃度約 3-5% 的鈾-235,新一代 SMR 和第四代反應爐則需要 5-20% 的濃度 (HALEU) 才能達到更長的運行週期和更高的效率。目前供應鏈是全球焦點。
4. 核融合 (Nuclear Fusion)
被視為核能的「聖杯」,模擬太陽發光發熱的原理。與上述的「核分裂」不同,核融合不會產生長半衰期的高階核廢料,且燃料(氫的同位素)取之不盡。
慣性局限融合 (Inertial Confinement): 美國勞倫斯利佛摩國家實驗室 (LLNL) 已多次達成「能量淨增益」(輸出的能量大於雷射輸入的能量),是近年最大的科學突破。
磁局限融合 (Magnetic Confinement): 如國際熱核融合實驗反應爐 (ITER) 和許多私人企業(如 Commonwealth Fusion Systems),利用超強磁場(托卡馬克裝置)來控制高溫電漿。近年引入 AI 控制電漿穩定性是重要進展。