據悉，丹麥哥本哈根初創(chuàng )公司“西博格（Seaborg Technologies）”已經(jīng)籌集了數千萬(wàn)歐元資金，開(kāi)始建造一種令人迷人的新型廉價(jià)、便攜、靈活和超級安全的核反應堆。這些緊湊的熔鹽反應堆只有一個(gè)標準航運集裝箱那么大，它們可以被迅速地大批量生產(chǎn)，然后安置在漂浮駁船上，在世界各地部署，這也許將打破能源行業(yè)的現有模式。
事實(shí)上，熔鹽反應堆自上世紀50年代就已經(jīng)存在，這種反應堆的設計初衷就是為了降低事故機率，并將事故的后果減至最低。而Seaborg Technologies公司在此基礎上又采用了一種獨有的被動(dòng)安全措施，據該公司稱(chēng)，可以極大地提升任何核電建設的投資安全。
那么，他們是怎樣做的呢？首先，他們使用混合成氟化鹽的核燃料。 該組合在 500 °C（932 °F) 以上為液體，使其能夠流過(guò)在接近大氣壓下運行的反應器。 這種液態(tài)鹽可作為核燃料的冷卻劑，取代舊式反應堆設計中的高壓水冷卻。 但是，如果這種燃料暴露在空氣中，它不會(huì )像蒸汽一樣爆炸性地排出，而是像熔巖一樣凝固成巖石。
上圖：即使在恐怖分子爆炸的最壞情況下，熔鹽核燃料也會(huì )簡(jiǎn)單地硬化成巖石，大大減少事故的后果，同時(shí)讓這些下一代反應堆變得便宜、有效、小到足以裝上浮動(dòng)駁船。
當然，凝固成巖石狀的燃料肯定是有放射性的，但它的最大優(yōu)勢在于，它不會(huì )像放射性氣體那樣隨風(fēng)四處漂移，難以控制。固體巖石狀的形態(tài)可以使安全處理小組更方便、更快捷也更安全的進(jìn)行清潔處理。同時(shí)，它在水中的溶解度也很低，所以即使它掉進(jìn)海里也是相對安全的。
其次，如果溫度由于某種原因開(kāi)始失控，反應堆底部的“冷凍鹽”塞子將首先融化，這將立即將反應堆核心排到下面一系列冷卻的排水箱中。
上圖：西博格熔融鹽反應堆的設計非常緊湊，具有多種被動(dòng)安全功能。
Seaborg Technologies 聯(lián)合創(chuàng )始人兼首席執行官 Troels Sch?nefeldt 表示，這兩項簡(jiǎn)單的措施，從根本上重新關(guān)注核安全問(wèn)題，從在每個(gè)故障點(diǎn)提供四層冗余的全面事故預防，轉向更簡(jiǎn)單的后果緩解，并且它“將對核電成本產(chǎn)生巨大影響”。
該首席執行官解釋道：“我們采取了不同的方法。 我們不會(huì )將事故發(fā)生的可能性降低到零，事故可能會(huì )發(fā)生，我們應該盡可能地避免它們。但會(huì )有很多意外，因為我們會(huì )有很多這種反應堆，我們所做的，不是降低可能性，而是減少最嚴重災難的后果，甚至是真正炸毀反應堆的戰爭行為。最終結果是，這種氟化鹽會(huì )流出反應堆，或者從反應堆中被炸出來(lái)，它都會(huì )在地上凝固，而不是飄散到空氣中。你只需要封閉那個(gè)場(chǎng)地，與凝固的“巖石”保持3到6米的 距離。清理這些放射性“巖石”雖然代價(jià)昂貴，但是避免了大規模的核污染。實(shí)際上，這改變了核技術(shù)的基本安全狀況。這樣一來(lái)，我們就改變了成本，而成本又反過(guò)來(lái)又改變了商業(yè)模式?！?/p>
但也許對商業(yè)模式最具影響力的變化是Seaborg Technologies公司的提議，即在駁船上安裝這些反應堆，并將它們漂浮在海上，而不是購買(mǎi)土地來(lái)開(kāi)發(fā)核電站。 這里有幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)。 首先，你可以在一個(gè)工廠(chǎng)批量生產(chǎn)它們。 Seaborg 公司正在關(guān)注韓國造船廠(chǎng)，這些造船廠(chǎng)已經(jīng)與具有巨大生產(chǎn)能力的供應鏈緊密有效地聯(lián)系在一起。 “如果你希望我們一開(kāi)始不是建造一個(gè)反應堆，而是一千個(gè)，我們可以先建造一千個(gè)，”Sch?nefeldt 告訴 Radio Spectrum。 “在這些造船廠(chǎng)，這將需要三到四年的時(shí)間。因此，它的擴展速度基本上是未知的?！?/p>
上圖：反應堆本身將在丹麥建造，然后送到韓國的造船廠(chǎng)，安裝在浮動(dòng)駁船上，然后轉移到最終地點(diǎn)。
但是，對這個(gè)商業(yè)模式最有影響的改變也許是Seaborg的建議，將這些反應堆安裝在駁船上，并將它們漂浮到海上，而不是購買(mǎi)土地來(lái)發(fā)展核電站。這里有幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)。首先，你可以在一個(gè)工廠(chǎng)批量生產(chǎn)它們。Seaborg正在關(guān)注韓國的造船廠(chǎng)，這些造船廠(chǎng)已經(jīng)與具有巨大生產(chǎn)能力的供應鏈緊密而有效地連接在一起。
這些駁船幾乎可以在地球上的任何地方移動(dòng)，無(wú)論是停泊在海上還是在大小河流上，這取決于它的反應堆有多大。而且，幾乎不需要現場(chǎng)準備； 它是完全獨立的，很容易連接到電網(wǎng)。 Seaborg 估計，它可以通過(guò)這種方式為世界 95% 的人口提供服務(wù)，基本上不需要對基本負荷或負荷跟蹤發(fā)電站進(jìn)行土地要求，最高可達到600兆瓦，可為近10萬(wàn)戶(hù)家庭供電。
上圖：每個(gè)集裝箱大小的模塊可產(chǎn)生高達200兆瓦的電能，將它們安裝在漂浮駁船上，可以使這些發(fā)電廠(chǎng)以難以置信的速度在全球各地生產(chǎn)和部署。
缺點(diǎn)當然也是有的，與所有熔鹽反應堆一樣，這里的挑戰是腐蝕。 熱熔鹽本身具有很強的腐蝕性，這對于與燃料鹽接觸的每個(gè)組件進(jìn)行設計將是一個(gè)嚴峻的挑戰。 將反應堆漂浮在咸海水中的駁船上，整個(gè)外部也會(huì )暴露在強腐蝕劑中。由于海水的影響，貨船的設計通常只考慮25 年的使用壽命。
另外，其他熔鹽反應堆使用石墨作為慢化劑，減緩每個(gè)裂變反應產(chǎn)生的中子，以維持鏈式反應。但是，石墨在反復加熱和冷卻的強輻射下容易破裂和減弱。對此，Seaborg公司的解決方案是使用另一種熔鹽（氫氧化鈉）作為液體減速劑。 因此，核心設計將燃料鹽管放置在一個(gè)更大的、充滿(mǎn)氫氧化鈉的管子內，創(chuàng )造出一個(gè)非常緊湊的、同類(lèi)首創(chuàng )的全液體反應堆。 但氫氧化鈉本身是一種強腐蝕性堿，通常用作烤箱清潔劑或排水管清潔劑，Seaborg 公司的設計也必須處理這種添加的腐蝕劑。
最重要的是，由于燃料鹽流中作為裂變副產(chǎn)品碲的存在，會(huì )引發(fā)“晶界腐蝕”的怪異現象。 碲原子可以愉快地穿透金屬，并與其他元素交換位置，導致金屬在最薄弱的地方脆化。
該公司非常清楚自己在這方面面臨的主要挑戰。公司負責人表示：“Seaborg 的核心知識產(chǎn)權就是基于慢化劑鹽的腐蝕控制，并總結了20世紀50年代以來(lái)的經(jīng)驗教訓。 但這不僅僅是腐蝕的問(wèn)題，還有將這些東西組合在一起的難易程度。實(shí)踐經(jīng)驗很重要。它們需要焊接、測試、檢查和維護。我們正努力在哥本哈根進(jìn)行20或30次測試循環(huán)，設計、建立和執行實(shí)驗。概念設計已經(jīng)完成，我們現在正在進(jìn)行基本設計，這樣我們就能制作出全尺寸的原型?！?/p>
上圖：西博格公司很早就在核工業(yè)中引入了監管機構，以期在非常短的時(shí)間內實(shí)現大規模生產(chǎn)和全球推出。
該全尺寸原型機目前計劃于2025年投入使用，屆時(shí)它可能會(huì )被送往東南亞的一個(gè)島嶼。在籌集了相當可觀(guān)的資本后，Seaborg公司正瘋狂地招聘人才，以實(shí)現這一目標。該公司希望到2026年，其設計能獲得監管類(lèi)型的批準，并最早在2027年開(kāi)始商業(yè)化批量生產(chǎn)。
Seaborg公司負責人曾表示，這些時(shí)間表在能源市場(chǎng)上“幾乎是瘋狂的”，同時(shí)也驗證了大規模生產(chǎn)策略和浮動(dòng)駁船方法。 能源行業(yè)投資者習慣于處理極長(cháng)的規劃和建設階段，以及數十年的投資回報期，現在他們可以將資金投入到快速上線(xiàn)并在6到10年內收回成本的項目上了。
Seaborg公司的反應堆足夠小，可以裝在一個(gè)集裝箱中，即使是地面安裝，也非常容易移動(dòng)。 它可以在不加燃料的情況下運行大約 12 年，而且，它的燃料不能用于核武器。 該公司負責人說(shuō)，它能夠使用來(lái)自舊反應堆的精煉、回收的核廢料運行，盡管那里會(huì )有一些監管障礙。 你還可以直接從反應堆中汲取熱量，甚至比汲取電力更有效，因此它不僅可以用作發(fā)電站，還可以在其他方面發(fā)揮作用。
下一代先進(jìn)核電是當下的熱門(mén)話(huà)題。 隨著(zhù)全球圍繞 2050 年零碳排放目標的決心更加堅定，燃煤和燃氣發(fā)電站正在迅速退役。 太陽(yáng)能和風(fēng)能等可再生資源將提供我們前進(jìn)所需的大部分能源，但核能提供了一種可靠、廉價(jià)和綠色的方式來(lái)支持基本負荷，并在可再生能源不發(fā)電時(shí)填補空白。
上圖：西博格公司聲稱(chēng)，自己的小型熔鹽反應堆CMSR是安全的，體積更小，對環(huán)境更好，甚至比化石燃料便宜。
盡管核電業(yè)也曾發(fā)生了一些備受矚目的災難，但迄今為止，核能發(fā)電已經(jīng)是最安全的發(fā)電方式，其“死亡印跡”比燃煤發(fā)電低330倍。新一代先進(jìn)的核反應堆承諾會(huì )更加安全，像Seaborg這樣的熔鹽設計，也能顯著(zhù)降低那些極其罕見(jiàn)的事故的后果。如果這家公司能像其投資者所相信的那樣有效地解決腐蝕問(wèn)題，這將是一個(gè)多么巨大的游戲規則改變者。
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