钍核电站究竟有多环保？ 第1页

钍基熔盐堆（Thorium Molten Salt Reactor，）简称TMSR，又称液态氟化钍反应堆（Liquid Fluoride Thorium Reactor，LFTR）是第四代核能系统国际论坛（Generation IV International Forum, GIF）六种堆型中熔盐堆（Molten Salt Reactor，MSR）的主要堆型，被认为是未来最安全的反应堆技术之一， TMSR有两个最主要的特点：采用熔盐状态燃料以及采用钍-232作为增殖燃料。

首先是熔盐状态燃料优势：

• 熔盐可以既作为冷却剂也作为燃料，因此不需要制作燃料组件，故而可实现在线加料以及在线后处理。
• TMSR堆芯燃料是溶解于氟盐中的钍铀混合物，氟盐熔点550℃，沸点1400℃，其工作环境可以实现常压，高温（700℃）。同时氟盐热容高出压水堆加压水25%，是钠冷快堆中的液态钠的5倍，可获得更高效率的热能
• 热电转换效率更高，采用布雷顿热循环，热点转换效率达到45%-50%，高于目前主流反应堆的33%（朗肯循环）
• 由于堆本体在常压下运行，高温情况下蒸汽压也很低，因此管道等应力构件的机械应力显著减小；同时如果出现压力容器、管道破裂或者泵破裂，熔盐流出接触常温环境会迅速凝固，若温度上升，熔盐会出现膨胀现象，呈现负温度系数。应急状态下，下泄管道固态盐阀熔化，核燃料流入临界安全的接收罐。

其二是使用钍-232增殖钍-233的优势：

• 钍-232增殖产生钍-233的过程属于“双流闭环连续运行系统”，包括三个常压运行回路，如图所示：

TMSR堆芯增殖反应流程图 （第一回路增殖易裂变材料铀-233：绿色的环形区域包含熔盐状态的锂和铍的氟化盐以及熔盐态的ThF4， 黄色的堆芯区域裂变多余中子射出致使增殖再生区的钍-232增殖为铀-233 ，最后将铀-233分离出来供给堆芯；

第二回路为堆芯发电：黄色堆芯为铀-233裂变区域，链式反应放热被自身吸收并带走至红色换热器一次侧换热给二次侧的冷却剂推动透平发电；

第三条回路核废料处理：裂变产物在分离器分离，铀和超铀元素留在熔盐燃料中，最终排出的核废料在300年后达到天然矿石放射标准。）

• 核废料的危害从几万年降低到几百年：核废料的放射性来源于高放裂变产物以及吸收中子后产生的长寿期锕系元素。TMSR中钍裂变产生的高放裂变产物 与铀堆基本相同，500年以内达到天然铀矿级放射性水平。但是钍堆中吸收中子产生的长寿期锕系元素远小于铀燃料堆，源于其初始核燃料中潜在锕系元素产生源远低于普通压水堆铀燃料；
• 堆内增殖产生铀-233，因此启堆所需裂变材料（铀-233，铀-235，钚-239）极少，并且可以大量利用压水堆所产生的乏燃料。目前压水堆所产生乏燃料累计34万吨，其中1%为易裂变材料；可以利用钚-239启动从而消耗核武器材料库存；
• 钍资源丰富，比铀要多3-4倍，并且沉积与地质表层，容易开采，开采成本更低，同时尾矿和粉煤灰中也存在可提取的钍资源，因此能源投资回报率较高。

以上。

关于钍基熔盐堆更多的详细系统设计请移步我的专栏文章：【前沿-反应堆设计】钍基熔盐堆设计，链接如下：

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