五千年(敝帚自珍)

主题:聚变PK裂变 -- tojinge

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家园 4S就是高浓缩铀快堆啊

除了控制棒应该多了个反射层能用来调功率。核废料应该远比热堆少。不知道烧完之后放几百年是否就人畜无害了。

家园 懂行的来评评:“东方超环”创造两项世界纪录

外链出处

中科院等离子体所的东方超环(EAST)超导托卡马克2012年物理实验7月10日顺利结束。在四个多月的实验期间,科学家们创造了两项托卡马克运行的世界纪录:获得超过400秒的两千万度高参数偏滤器等离子体;获得稳定重复超过30秒的高约束等离子体放电。这分别是国际上最长时间的高温偏滤器等离子体放电、最长时间的高约束等离子体放电,标志着我国在稳态高约束等离子体研究方面走在国际前列。

我国参加的最大国际科学合作项目——国际热核聚变实验堆(ITER)首要目标是实现400秒的高约束等离子体,但实现该科学目标尚面临众多科学和技术(物理和工程)上的挑战。目前,国际上大部分托卡马克的偏滤器等离子体持续时间均在20秒以下,欧盟和日本科学家曾获得最长为60秒的高参数偏滤器等离子体。本次实验,我国科学家针对未来ITER400秒高参数运行的一些关键科学技术问题,如等离子体精确控制、全超导磁体安全运行、有效加热与驱动、等离子体与壁材料相互作用等,开展了全面的实验研究,获得了411秒的中心等离子体密度约2×1019m-3、中心电子温度大于两千万度的高温等离子体。

目前正在运行的托卡马克的高约束放电时间大都在10秒以下。2003年,日本JT-60U装置(已退役)曾利用强流中性束加热实现一次28秒的高约束等离子体放电,这是目前放电时间最长的一次。在本轮EAST实验中,我国科学家利用低杂波与射频波协同方法,在低再循环条件下实现了稳定重复的超过32秒的高约束等离子体放电。

把ITER的目标给实现啦?

家园 还是算了

万一他们搞点阴的,别在中国弄出福岛来。

家园 外行的我似乎看到了常见的忽悠

外行的我理解约束等离子体技术的关键是对从核聚变温度到室温这样一个陡峭温度梯度的长期控制,技术指标是稳定时间,约束温度,材料可靠性。参照核弹的发展历史,在这里聚变温度是决定性的,而且越接近聚变温度技术困难越大。

根据报道,这次实验得到的结果是411秒乘2000万度。能不能说这就比日本以及国际合作项目水平高?我认为不能,因为无法比较。看起来,中国的实验目的是在接近聚变温度的条件下,探索长期稳定控制约束等离子体可能遇到的问题。报道里没有提到其他装置有没有做过类似尝试且失败,所以我们并不知道这次的实验是否标志着中国为国际合作项目做出关键突破。

家园 据说还是很牛的

日本用强流中性束才达到放电28秒,听内行讲,这个技术属于霸王硬上弓型,中国用相对简单的方法就到32秒了,要是再叠加上强流中性束(该设备目前在测试中)。。。

家园 看到这些消息就激动、振奋

真的很为国家感到高兴。

老舅是村长,每次回家都会告诉我,共产党就是为老百姓谋福利的,记住,一定要跟党走,党不会害老百姓。

家园 另一则新闻——美将终审首座商用激光浓缩工厂有望降核电成本

据英国《自然》杂志网站报道,7月11日,美国核能管理委员会(NRC)下属的原子安全和许可理事会开始对美国通用电气公司和日本日立公司提出的建立首座商用激光浓缩工厂的提议进行终审。激光浓缩技术有望降低人们建造核电厂的成本,但也有人担心其会增加核武器扩散的风险。

据《纽约时报》报道,今年1月13日,NRC收到了通用和日立公司携手建造激光铀浓缩设施的第一阶段申请,该工厂计划于今年9月在北卡罗莱纳州建造。

地球上存量最多的铀矿石中,铀238所占比例达99.284%,而用作核能发电燃料的铀235仅占0.711%,因此,从中分离出铀235就成为制造商业反应堆和核裂变武器的主要障碍。通用公司研发的专利技术“激光激发(SILEX)”的成本有望低于目前使用的气体扩散或气体离心技术。尽管SILEX的技术细节还是机密,但其基本原理众所周知:一台谐调到特定频率的激光器激发并且电离气态铀235,将带电原子抽取出来。

通用和日立公司都被认为拥有足够的技术实力来建造该激光浓缩工厂,很多人都认为这项计划会获得通过。但也有不少科学家和防止核武器扩散专家担心,这样的商业设施一旦建造完成,会刺激其他国家开启制造原子弹的计划。例如,美国物理学会已向NRC提出申请,希望NRC能重新评估许可的所有风险。该学会表示,激光浓缩技术有可能成为那些试图让核武器扩散的人的“帮凶”,因为这一技术适用于比较紧凑的设施,其大小仅为离心工厂的四分之一,且很难被探测到,不过,能源部下属的洛斯阿拉莫斯国家实验室的前任负责人唐纳德·科尔并不认同激光设施更小且更难探测这一观点。

NRC的前负责人达勒·克莱因则表示,这类计划的扩散危险已经被认真考虑。但NRC另一名前负责人、美国能源顾问维克托·吉林斯基表示:“美国试图安全地对核能技术进行商业化发展的目标和其试图控制核扩散的努力之间相互矛盾,当发生冲突时,发展核技术政策一般会推翻防止核武器扩散政策占据上风。”

通用公司的发言人麦可·特图原表示,他们已为这一计划制定了保护措施,诸如制定了严格的措施保证机密信息不被泄露等,而且,也有报告认为,激光浓缩技术并不比其他浓缩技术更容易造成核武器扩散。美国防扩散政策教育中心的执行负责人亨利·索科尔斯基认为,建造这一工厂或许只会刺激其他国家如法炮制并开始进行自己的研究。

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降低浓缩铀成本是一个很重要的事情。

很多四代堆都要用到浓缩铀,比如高温气冷堆如果要烧钍,就需要用浓缩铀作为启动燃料。比如钠冷快堆如果不用MOX燃料,而直接烧铀,也需要浓缩铀。

这对于提高四代堆的经济性是一个重大进步。

家园 兄台至今都不是认证会员?
家园 好像是乐善不够
家园 花!中国这方面有研究吗?
家园 也有,但是是实验室级别的
家园 看看美国人的海水提炼铀的新闻。

A 40-year-old quest of obtaining nuclear power by extracting uranium from seawater, is getting closer, scientists believe.

Seawater holds at least four billion tons of uranium, the American Chemical Society (ACS) national meeting heard.

Scientists taking part in a symposium at the 244th National Meeting & Exposition in Philadelphia, USA, say promising technology and new economic analysis suggest uranium from the seas could increase the potential of nuclear energy as a sustainable electricity source over many years.

Symposium organiser Robin D. Rogers, Ph.D., who talked about his own technology, says, "Estimates indicate that the oceans are a mother lode of uranium, with far more uranium dissolved in seawater than in all the known terrestrial deposits that can be mined.

"The difficulty has always been that the concentration is just very, very low, making the cost of extraction high. But we are gaining on that challenge."

Erich Schneider, Ph.D., who also took part in the symposium, discussed an economic analysis carried out for the U.S. Department of Energy (DOE) that compared the extraction of uranium from seawater to traditional methods of mining ore. The data shows that DOE-funded technology can now extract double the uranium from seawater over initial approaches that began in Japan in the late 1990s.

In turn, production costs fall to around $300 per pound of uranium against $560 per pound through the Japanese technology. Even so, extraction from seawater is still around five times dearer than mining uranium.

Dr Schneider says the current aim is to establish that uranium from the sea can be an "economic backstop" to sustain nuclear power generation through the 21st century and beyond.

Nuclear plants are designed to operate for at least 60 years and so require huge investment. For instance, in 2008 one Florida energy company suggested it would cost over $14 billion to construct a new two-reactor plant. Before investing such vast amounts, energy companies need to be certain that reasonably priced uranium fuel will be available for the next 100 years or so.

Dr Schneider says, "This uncertainty around whether there's enough terrestrial uranium is impacting the decision-making in the industry, because it's hard to make long-term research and development or deployment decisions in the face of big uncertainties about the resource. So if we can tap into uranium from seawater, we can remove that uncertainty."

By using seawater extraction, some of the environmental costs of obtaining uranium ore can be minimised. Unlike mining, there are no problems with producing contaminated wastewater, impacting the environment and causing health issues for miners.

The Japanese technology employs mats consisting of braided plastic fibres that are embedded with compounds that capture atoms of uranium. The mats are 50-100 yards long and are suspended 100-200 yards under the surface. As they are brought to the surface, they are rinsed using a mild acid solution that captures the uranium. The system can be repeated several times.

The next move is to improve the plastic substrate and the compounds that fix onto the uranium, says Dr Rogers. His researchers are testing waste shrimp shells to see if they can make an effective biodegradable absorbent material.

据该文说,美国DOE资助的海水提取铀的成本是300美元/磅(这是估算值,不是实际值),而日本人是560美元/磅。300美元一磅,肯定还是比矿石中提炼铀贵很多,但是已经可以接受了。毕竟反应堆的燃料成本占总成本的比例很低。

家园 用氢弹发电?

核爆聚变电站──人类未来能源的希望

彭先觉,刘成安,陈银亮,郭 勤,

尹文华,白 云,陈小伟,屈 明

所谓核爆电站就是利用核装置爆炸释放的能量来发电。而核爆聚变电站所使用的核装置属于“干净型”,即它所释放的能量中聚变能占绝大部分。核装置的设计原理与氢弹基本相同,但它所使用的热核燃料是氘而不是氘化锂。烧掉1 kg 氘,可以获得约80 kt TNT 当量的能量。氘在水中含量很高(天然水中重水约占0.015 %),海水中含有的氘达1013 t,可以说是取之不尽用之不竭。核爆能量的裂变部分

可以来自U233,也可来自Pu239。前者由Th232吸收中子而生成,后者由U238 吸收中子而生成。因此可以利用地球上的钍和铀来作核燃料,当然必须在爆炸的同时实现钍→铀和铀→钚的转换。地球

上钍、铀资源量大致相当,而裂变能仅占总能量的10 %或更少,故从核燃料资源看,这种能源方式可以单独支持人类能源供给数万年。

基于上述考虑,设想中的电站应由四部分组成,即爆洞、发电厂、核装置生产厂和核燃料回收处理厂。爆洞 它的半径60~80 m,可置于山体内也可置于地下。洞壁内衬一定厚度的防钠腐蚀的不锈钢,在内衬与岩体之间填充耐冲击的预制件。洞内把空气抽掉,充入惰性气体氩,目的是防止金属钠与氧的化学反应。在爆炸的全过程中,爆洞都必须做到很好密封,既防止洞外空气进入,也要防止洞内含有放射性的气体溢出。发电厂 核爆聚变电站的发电厂原则上与快堆电站的发电厂无异,只是可能要求它的发电能力更大。因为一个爆洞可能具有1~4 GW 的发电能力。

核装置生产厂 假定:核装置的爆炸威力为10 kt TNT 当量,电站的热电转换效率为40 %,

则一座1 GW 电站每天需要爆炸5~6 个核装置。

如果希望电站的发电能力越大,则需要生产的核装

置就越多。因此,核装置生产厂必须实行流水生产

线作业,必须具备一定的规模。

核燃料回收处理厂 它的任务是回收金属钠中的裂变核燃料铀、钍和钚,气体中的聚变核燃料氘和氚;同时要清除金属钠中的其他杂质,并回收其有用部分,以便核装置制造时再利用;此外也要清除气体中的杂质,包括气体中的放射性杂质,以保持一回路运行中的安全。

家园 中国也在做

本人所知,日本目前领先一些,中国也在做,技术上和日本同流

中美核能合作里,有海水提铀内容

家园 有,四代堆候选之一

但核堆的安全性要求比火电高很多,同样材料制造的压力容器,火电可以用于超临界,核电不行。

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