相对于铀能源，钍能源很安全、有前景吗？
在追求可持续和安全的能源未来的道路上，核能一直是一个备受关注但又充满争议的选择。长期以来，我们对核能的印象几乎等同于铀，而铀能源的安全性与核扩散风险，以及高放射性废料的处理问题，也一直是公众担忧的焦点。然而，在大约半个世纪前，一种被忽视的元素——钍，开始以其独特的属性，重新走进人们的视野，被视为可能比铀更安全、更有前景的核能来源。那么，这种“新星”是否真的能够兑现其承诺呢？
要理解钍能源的潜力，我们首先需要认识到它与铀的主要区别。
钍的“出身”与铀的“不同”
铀在自然界中以几种同位素的形式存在，其中最重要的是铀238和铀235。铀235是核裂变的关键，因为它能够通过吸收慢中子发生裂变，释放出大量能量并产生更多的中子，从而形成链式反应。然而，天然铀中铀235的含量非常低（约0.7%），为了制造核武器或驱动大多数现有核反应堆，需要对其进行浓缩，提高铀235的比例。这个浓缩过程本身就需要先进的技术和设备，并且浓缩后的铀（特别是高浓缩铀）是核扩散的潜在材料。
相比之下，钍是一种更为丰富的元素，在地球地壳中的储量远高于铀。钍232是其主要的天然同位素。与铀235不同，钍232本身并不能直接进行核裂变。它需要先吸收一个中子，通过一系列的核反应，转化为铀233。铀233是一种可裂变物质，它能够吸收中子发生裂变，释放能量并产生新的中子，从而支持链式反应。这个过程被称为“增殖”，因为反应过程中可以产生比消耗更多的可裂变材料。
钍能源的“安全”优势：真的吗？
钍能源的支持者们常常强调其在安全性方面的诸多优势，这些优势主要体现在以下几个方面：
更高的固有安全性： 现有的轻水反应堆（主要使用铀）在设计上需要复杂的控制系统来维持反应堆的稳定。一旦发生意外，例如冷却剂丢失，堆芯温度升高可能导致反应失控。而钍燃料循环中常用的熔盐反应堆（MSR）等新型反应堆设计，其燃料通常溶解在熔融盐中。这些反应堆具有一些固有的安全特性：
负的温度系数： 当反应堆温度升高时，裂变反应速率会自然下降，从而抑制进一步的温度升高。这是一种非常重要的固有安全机制。
被动式冷却： 许多钍反应堆设计中，燃料本身以液态存在。如果发生意外停堆或过热，燃料盐可以被动地通过重力或自然对流排出反应堆，并冷却储存，有效防止堆芯熔毁。
无需高压： 许多钍反应堆不需要像传统压水堆那样在高压下运行，这降低了容器破裂的风险。
更少的长寿命放射性废料： 核裂变会产生多种放射性副产物，其中一些具有极长的半衰期，处理起来非常困难。钍燃料循环在燃烧过程中产生的放射性废料，其活度衰减速度通常比铀燃料循环产生的废料要快。更重要的是，钍燃料循环产生的“超铀元素”（如钚、镅、锔等）的量相对较少。这些超铀元素是长寿命、高放射性的主要来源，也是核武器制造的潜在前体。减少它们的产生，意味着核废料处理的难度和潜在风险都会降低。
防止核武器扩散的潜力： 这是钍能源最受关注的优势之一。如前所述，钍232本身无法直接用于制造核武器。它需要转化为铀233。然而，钍燃烧过程中产生的铀233常常会伴随着少量其他的铀同位素（如铀232），而铀232会通过衰变产生强烈的伽马射线辐射，使得加工和提炼铀233变得极其危险和困难，从而增加了其被用于制造核武器的难度。这意味着，即使有人试图获取钍燃料循环产生的可裂变材料，用于制造核武器的门槛也会大大提高。
钍能源的“前景”：光明还是曲折？
尽管钍能源拥有诸多诱人的优势，但其前景并非一片坦途，仍然面临着一系列挑战：
技术成熟度： 尽管钍核能的概念已经研究了数十年，并且有过一些实验性的反应堆，但与成熟的铀燃料核反应堆相比，钍反应堆的设计和运行技术尚未达到大规模商业化的水平。例如，熔盐反应堆技术还需要进一步的研发、测试和验证，以确保其在长期运行中的可靠性和安全性。
燃料循环的复杂性： 钍燃料需要转化为铀233才能用于裂变。这个转化过程需要专门的设备和处理能力。此外，即使生成的铀233的放射性有所降低，但处理和重新加工燃料仍然是一个复杂且需要高度专业化的过程。
投资与基础设施： 建立全新的核能技术需要巨额的投资和完善的基础设施。这包括专门的核电站设计、建设、燃料生产和废物处理设施。目前全球的核能产业和监管框架主要围绕铀展开，转向钍需要大量的协调和适应。
公众接受度与监管： 尽管钍能源在理论上更安全，但任何新的核能技术都需要克服公众的疑虑和建立严格的监管体系。需要时间和大量的沟通来解释钍能源的优势和安全性，并建立一套适应钍燃料循环的监管标准。
经济性： 目前，建造和运行钍反应堆的经济性尚未得到充分证明。与已经高度成熟的铀反应堆相比，其初始投资和运行成本可能仍然较高。只有当技术成熟、规模化生产后，经济性才能真正体现出来。
结论：是未来，但仍需时间
综合来看，钍能源相对于传统的铀能源，在安全性、防止核扩散以及废料处理方面确实展现出了显著的优势，并且其丰富的储量也提供了长远的能源保障。它在理论上提供了一条通往更清洁、更安全核能的路径。
然而，将钍能源从概念和实验阶段推向大规模商业应用，还有一段相当长的路要走。技术上的成熟、经济性的证明、监管体系的建立以及公众的接受度，都是需要克服的关卡。
可以说，钍能源是核能发展中一个极具潜力的“未来选项”，它有理由让我们对其寄予厚望。但这个未来并非唾手可得，需要持续的研发投入、审慎的规划和耐心的等待。它不是要完全取代铀能源，而更可能成为未来核能版图中的一个重要补充，与现有技术协同发展，共同构建一个更可持续、更安全的能源未来。目前，全球一些国家和科研机构正在积极探索钍核能技术，一旦这些技术瓶颈被突破，我们或许真的能迎来一个更“钍”来的能源时代。
网友意见
钍主要天然同位素为Th232，在反应堆中吸收一个中子后生成钍233，经两次β衰变生成铀233，铀233是可作为核燃料的易裂变核素（类似铀235或钚239），钍232-铀233组合在热中子裂变情形下释放的有效中子数量多于铀235，有希望在某些热中子堆中实现自持和缓慢增殖。铀233快中子核性能相对于另外两种核燃料没有优势，更适合在快堆中增殖而非作为燃料。
钍原子序数和质量数较铀低，需要吸收更多的中子才会变成超铀元素，钍-铀燃料循环在核燃料循环中超铀元素的产生量上比传统的铀-钚循环有显著减少，是一个很大的优点。但超铀元素（也称次要锕系元素）主要在在万年至百万年以上尺度上贡献核废物放射性和毒性，两种燃料循环在乏燃料主要放射性来源的核裂变产物（几千年以内）上几乎没有区别。
二氧化钍陶瓷的化学惰性和高热导率相对二氧化铀燃料有优势，在现行轻水堆中使用钍基燃料有轻微的安全优势，但由于需要易裂变核素作为驱动燃料（浓缩铀或者钚），燃料加工难度大，在经济性上不占优，在一次通过循环情景下节省的天然铀资源有限。由于超铀元素产额低的优势，可以作为削减钚库存的一种选项。
钍232-铀233燃料循环中会伴生具备强γ子体的铀232，在防止核扩散上有一定优势；但由于中间过程镤233的半衰期较长，在实现镤分离的情况下，仍有一定核扩散风险。由于伴生铀232的强γ放射性，闭式燃料循环过程中制造新燃料元件需要大量遥控，在现有水堆中采用钍-铀燃料闭式循环在经济和技术上难度较大。
钍资源在资源保障上有显著优势，地壳丰度是铀的3~4倍，在目前几乎没有什么大宗工业用途的情况下，仍拥有与铀资源相当的探明储量。我国的白云鄂博有丰富的钍资源储量；相对缺少铀资源的印度、巴西拥有很大的蕴藏在滨海砂矿中的钍资源。
在重水堆或高温气冷堆，钍-铀燃料可以实现自持，但重水堆中要么需要非常频繁的后处理、要么需要非常高超过现有材料的燃耗，技术上存在困难；高温气冷堆实现钍自持的功率密度太低经济性不佳，但高温气冷堆具备燃耗高的特点，在一次循环情况下在高温气冷堆利用钍资源可能是经济的。
在热中子熔盐堆中，则有希望实现基于钍铀燃料循环的热中子增殖堆，但增殖比不高，如果能结合在线燃料处理，增殖比可以与快中子增殖堆接近；但熔盐堆技术、在线燃料处理等方面存在很多技术困难，尚未有可靠的熔盐堆示范堆运行经验，橡树岭实验室曾经运行过小功率的熔盐堆实验堆，包括2.5MW热功率的 ARE（美国飞行器反应试验堆）和7.4MW热功率的 MSR（熔盐实验堆），在MSR实现了钍-铀燃料循环，并探索了反应堆物理和工程材料，但大型化的示范堆由于美国核能发展路线的变化停留在图纸上。已运行的熔盐堆使用液态熔盐核燃料（锂7富集物、铍、钍、铀的氟化物熔盐），同时作为燃料和冷却剂，石墨作为慢化剂，熔盐堆安全性在理论上优于现有的水冷反应堆。
由于超铀元素产额少，利用快中子谱的钍基熔盐堆概念虽然技术难度更大，但可以实现堆内嬗变策略，在削减核废物方面存在优势（传统的分离—嬗变策略是在核燃料后处理过程中分离长寿命废物制作靶件，然后在嬗变反应堆或ADS中利用中子将长寿命放射性核素变成稳定或短寿命核素，熔盐堆在在线处理燃料过程中可以通过将长寿命放射性核素留在熔盐中，只去除某些短寿命废物和中子毒物，实现堆内嬗变）。同样的，基于快中子熔盐堆技术的ADS（加速器驱动次临界装置）也非常有诱惑力。如果能够实现快中子钍基熔盐堆嬗变核废物，可以将长寿命核裂变废物的半衰期削减至数百年以内，但核电厂运行和燃料嬗变过程仍然需要对巨量放射性进行管理。
随着高温气冷堆技术的成熟，还出现了使用高温气冷堆TRISO-石墨燃料，熔盐冷却的熔盐高温堆概念。利用高温熔盐代替了高压氦气，在安全性和功率密度上优于高温气冷堆并保留了高温气冷堆的高温工艺热特点（当然也面对熔盐堆的诸多工程问题），这种反应堆也可以利用钍燃料，但与高温气冷堆一样，主要是一次通过循环。
基于钍232-铀233燃料循环的钍基裂变核能仍然是核裂变能源，不能本质上避免裂变核能面临的两个主要问题：能源生产和乏燃料处置过程中大量人工放射性的管理问题和核扩散问题（某种程度上来讲，受控核聚变也不能避免），当然这两个主要问题并非反对核能的充分理由。
钍基裂变核能是现有裂变核能系统实现革新——如大幅度削减长寿命放射性废物（分离—嬗变技术路线）、解决铀资源量限制、设计运行本质安全核能设施的重要技术选项，是下一代核能技术的重点之一。我国已经开展钍基熔盐堆的技术研究，是“未来先进核裂变能”战略性先导科技专项的组成之一。
从这篇报道的内容来看，可以说，这篇报道对钍基核能系统的发展描述太过理想化和美化了。钍基先进核能系统可以削减核废物，但谈不上没有核废物、没有放射性，可以更安全，但还谈不上绝对安全，在工程进展上是需要漫长和昂贵的科研过程的。实际上，核聚变的某些宣传也存在类似的过度理想化。 艾尔文.温伯格的《第一核纪元》曾经回顾过美国核能发展路线和熔盐堆的历史，但令我印象深刻的不是技术，而是“第一核纪元”时代普遍的“”“技术救世论”最终破灭的过程——公众和技术界在核能发展初期的盲目乐观和严重核事故之后的悲观盲目是一脉相承的。
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