日本福島核災提醒世人,以鈾來進行核能發電問題重重。關於福島核災最新發展,據外電媒體報導,東京電力公司仍在持續防堵福島核能電廠災情擴大並冷卻燃料棒,這項消息凸顯鈾分裂反應有多活躍,以及多難以駕馭。當然這也是為何當初人類使用「鈾」來進行核能發電,就是因為看上它的爆發力與持久能量。
核能發電效率優,但在核災事變後,外界更肯定「鈾」的危險性,許多人更因此強烈反對核能發電的發展。另外在核災後,學界更關注一個也能用於核能發電的元素-釷,釷核能技術已越來越成熟,且其核風險及產生的廢料皆比鈾低許多。
鈾與釷兩種元素間最相似之處,在於兩者都會吸收中子,進而轉變成易裂變物質。也就是說,釷可以像鈾一樣,作為核子反應爐的原料。許多見識鈾核能發電威力與傷害的專家,對釷作為核能發電原料多表認同。
根據研究,釷這個元素在大自然當中蘊藏量豐富,它不會自動進行分裂(也就是在必要情況下,可以中斷其核子反應而不致無法控制)。此外,釷在作為核能發電原料時,其所產生的核廢料屬低放射毒性,而且釷的能源生產效率高於鈾。
既然知道釷是一種安全的核能發電元素,為何許多地方還使用鈾來作為核能發電的原料?問題就在「核武」!過去科學研究核子反應之目的是為了製造核彈,而非用來生產能源。冷戰時期,價值 20 億美元的曼哈頓計畫,製造出原子彈,接下來全球強權競相投入核子研究。
然而,釷的核子反應無法像鈾一樣,能夠產生出核彈需要的燃料,所以即使釷作為核能發電原料的優點族繁不及備載,但多數國家還是以鈾為發電原料。即使在今日,各國政府常聲明國家的核子反應爐與發展核武無涉,但國家不以行動力挺釷核能發電,難免讓人有居心叵測的想法。
所以在後冷戰時代,釷核能發電前景必定樂觀嗎?這裏留下一個疑問。
鈾核子反應爐
鈾礦石需經過精煉才能拿來發電,接下來到核燃料的再處理。核能發電廠利用鈾燃料進行核分裂連鎖反應所產生的熱,將水加熱成高溫高壓之水蒸氣再來推動渦輪機,進而產生電能。而核反應爐所放出的熱量較燃燒化石燃料所放出的能量高很多。天然鈾礦的成份大部份是無法產生核分裂的鈾 238,但它會包含 3-5% 能發生核分裂的鈾 235,而核分裂(又稱核裂變)這個過程才是釋放巨大能量的關鍵。
一旦進入反應爐,鈾 235 就會開始分裂,並釋放出高能量中子。至於鈾 238,當一個鈾 238 原子吸收中子,它就會轉變成生命周期短的鈾 239,最後再轉變成「鈽 239」,可以拿來生產核子武器。
當鈾 235 燃燒至含量不足 0.3%,則它可說是壽終正寢,但它內含放射線同位素鈽、鎝、鋂、碘。這些核能發電廢料的放射毒性高,且核廢料半衰期長達數千年。所以,正常來說它們需要妥善儲存與隔絕長達萬年以上,才不會傷害人類和環境。
既然鈾這樣的惡名昭彰,實在沒有理由利用鈾來進行核能發電。
釷核能發電-安全經濟有效率 不用擔心核武擴散!
回到「釷」身上,釷顯然比鈾安全且發電效率更高。不同於鈾 235,釷不會自行分裂,所以即使再多釷放在一起,也不用擔心安全性問題。若是要讓釷進行分裂,就必須使其與中子一同作用,才能啓動分裂過程;若欲停止核分裂過程,只要不再供應中子即可。
至於投入釷來進行核能發電後所產生的核廢料對環境的傷害程度,據研究遠低於鈾,前者放射毒性在 500 年內可降到天然鈾原始礦石水準以下,將核廢料放射毒性問題從百萬年減至幾百年。
研究人員研究釷已有一段時間,但印度是第一個將之商業化的國家。印度國內釷礦蘊藏量佔全球總量的四分之一,但鈾礦資源缺乏,所以印度透過釷來進行核能發電並非偶然,印度政府也預計到 2050 年,釷核能發電供電量將達到全國用電需求的 3 成。
中國是另一個致力於發展釷核能發電的國家。在 2011 年初,中國科學院就宣佈要發展「液態氟化釷反應堆」(LFTR),目標是要研發新一代以釷作基礎的核能發電系統,目前日本、俄羅斯、法國、美國皆有發展類似的計畫,但未及中國的雄心壯志。
權力平衡 鈾核能發電各國不死心
外媒認為,推廣發展釷核能發電,看似是解決現今一些國際核子問題政治角力的最佳解決之道。伊朗和北韓都宣稱發展鈾核能純粹基於民生目的,非供作軍事用途,然而美國擔心其目的不僅於此。為了一勞永逸,各國政府理應揚棄鈾核能發電,擁抱釷核電吧!
但事實並非如此。雖然全球釷礦產量遠高於鈾礦,並具備經濟效率與安全性與防核武擴散等優點,釷核能發電理應完全取代鈾核電,但是大國對於全力發展鈾核電這回事,似乎顯得意興闌珊,釷核電研究發展經費不多,主要原因仍在於鈾核電副產品可拿來製造核武,大國怎願棄甲從良,迎來敵國威脅。
來源:鉅亨網
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