前言

這次『日本福島核電廠爆炸事故』引發了我對核電廠相關知識的興趣，所以在網路爬文之後寫了一篇心得報告，介紹了一些核子反應堆。但卻漏了熔鹽堆的介紹，後來有人在論壇中轉貼了一篇報導，『未來核裂變能的釷基熔鹽堆核能系統項目啟動--北極星電力網新聞中心 2011-3-23 18:37:41 』我才知道原來這世界還有比鈾-235更安全的核燃料。

同樣的這是一份閱讀心得紀錄，若有誤謬歡迎指正，謝謝！

釷-232

釷（Th）原子序數為 90 的元素，屬錒系元素，具有放射性。在球床反應堆如 THTR-300 中釷可以用來製作鈾同位素 U-233：通過中子射擊釷 Th-232 可以變成 Th-233，後者通過鏷 Pa-233 率變為鈾 U-233。鈾的這個同位素可以裂變，當作核電站的燃料使用。而且比起鈾 U-235 和 鈈 Pu-239 釷有一個重要的優點：它每吸收一個中子的產量高。它的生產效率比目前使用的 U-238 和 Pu-239 環要高。但是如同產生 U-233 時會摻有半衰期很短的 U-232，使得它的放射性非常高。而生產釷的時候也有類似的毛病，因為其中摻有放射性高的 Th-228（半衰期 1.9116年）。除此之外生產 U-233 有導致核武器擴散的危險。

釷同位素 Th-232 的半衰期為 140.5 億年，是地球年齡（46億年）的 3 倍多，它的放射性比鈾 U-238還要低。原因是因為由於它的半衰期高，因此它每秒鐘衰變的次數少，此外它衰變產物中半衰期比較低的也比較少。釷是一種天然放射性金屬，其在地殼中的儲量是鈾的 3 倍。但在釷-232和鈾的衰變鏈中還存在其他的釷同位素，而大部分釷同位素都是短壽命同位素，其放射性要遠遠超出釷 Th-232。釷通常可存在於幾種礦石中，其中最常見的是獨居石（其中氧化釷的含量可達到 12%）。

釷反應爐

熔鹽堆系統示意圖

1960 年代里美國橡樹嶺國家實驗室是最早試驗釷循環的實驗室之一。他們製造了一座熔鹽反應堆來試驗這個技術的可行性。由於缺少經費這個項目於 1976 年停止。目前釷核能技術已越來越成熟，尤其以中國和印度為最。釷與鈾不同，既不會造成嚴重污染，也有豐富的蘊藏量。據了解，釷就像鉛一樣普通，單在美國和澳洲，便埋下了成噸成噸的釷，而中國據估計也有 400 年的釷蘊藏量。

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挪威釷儲藏量也非常豐富，該國政府已計劃了一個後石油時代，屆時釷可能成為該國的經濟動力。這些釷都是開採稀土金屬的副品，它們幾乎全都可用作燃料，相對之下，鈾只有 0.7% 可提煉作核能。專家指出，釷足以為整個人類文明提供數千年的電力。 美國科學家早在 1940 年代就研究以釷當燃料發電。以釷發電的分裂效率、燃料持續時間優於鈾，也不用分離同位素。不過，以釷發電無法像以鈾發電生可製造核子武器的 (plutonium) ，

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所以美國一早便放棄了研究釷發電。但這個恰巧也是釷的獨有好處：釷可以燒掉舊反應堆裡的和有毒廢料，減少輻射毒性和充當生態清潔劑。 另外，釷核能的安全性也遠較鈾為佳。哈德斯菲爾德 (Huddersfield) 大學教授賽文斯基表示，釷必須用中子「轟炸」才能啟動分裂過程，如果切斷中子束，釷便會立即停止分裂，沒有連鎖反應，而非像鈾一般會持續發熱，所以一旦出現斷電，也不會像福島核反應堆般須透過灌水來進行冷卻，因此比較安全。 香港《大公報》指出，中國科學院目前已啟動了「釷基熔鹽堆核能係統」專案，目標是在 20 年內，研發出新一代以釷作基礎的核能係統，有望成為世界潮流。中國科學家表示，用釷發電生的廢料將會比用鈾少 1000 倍，核風險小得多。前美國太空總署工程師、釷專家柯克．索倫森亦指出，釷發電反應堆有一個非常安全的設計，一旦它的溫度開始過熱，一個塞子便會熔化，令釷基熔鹽流進一個平底鍋裡。毋須用上電腦或者福島核電站那樣的電動泵 (它們因海嘯而失靈，引發核危機) ，能夠「自救」。 索倫森又，反應堆內的氣壓與大氣壓力一樣，因此不會像福島核電站那樣發生氫氣爆炸，遇上海嘯應該不會有問題，不會釋出輻射。如果各國基於安全顧慮而取消或減少核電，以石油、燃煤火力發電的壓力更大，但化石燃料總有耗盡的一天，太陽能等乾淨能源也無法完全彌補核能缺口，以釷來進行核發電可能是新能源的最佳之選。

結論

基本上我不是學核能的，很多觀念都是從網路上看來的，對不對還要請各位大德幫忙指正，不過從上面的資料來看，釷基核能堆的安全性比起鈾基的核能堆好很多，技術上似乎也沒有什麼特別困難之處？但是自從 1951 年起全球三十多個國家已建成了 440 座核電站中，竟然無一座釷基核能電廠，當年為何沒朝這分面發展呢？這除了增值出來的鈾 U-233 有核武擴散的疑慮外，我實在找不出其他的理由。不過話雖如此，我還是強調，如果人類繼續毫無節制的揮霍能源，那麼蓋再多的核電廠還是不夠用的。

所以高唱『非核家園』之前，必須先提倡『節能』，而節能除了要改變人為地消費習慣之外，還有一個重要的因素必須列入考慮，那就是電力傳輸的損耗的問題，比方說新的電網系統越來越多系統是採用直流電輸送，這樣可確保恆壓，並保持低消耗，電力損失最多只達 7％，若是使用傳統交流電進行長距離電力輸送，電力損失可高達 40％。當然日後如果可以用高溫超導電纜的傳輸損耗更僅為傳輸功率的 0.5%。若以台灣地區為例，目前有 3 座運轉中的核能電廠，供應全島約 22% 的電力來看，如果全部採直流電輸送，那麼三座核能電廠則完全可以停機，核四可以不必繼續蓋下去，當然全面更換電力系統需要一筆很大的投資，但做與不做則要全看官員們的智慧了。

參考連結

美國海狼級核子攻擊潛艦
核能源的新希望——釷
科學時報 詹文龍：安全高效是核能可持續發展保障
釷核電取代鈾 中國啟動釷基熔鹽堆核能專案 20年內成主流（2011/03/23 13:05 鉅亨網）
熔鹽堆
釷燃料與凱迪拉克釷燃料概念車
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