兩種先進的核電反應堆設計可解決多種問題
這是該系列的第5部分。若想要到從頭閱讀，可點選下方閱讀：
第1部分：
可再生能源，是“新能源”時代的最佳方案？詳解核能&碳中和未來
第2部分：
過度使用“可再生能源”，卻物極必反？分析德國能源轉型的僵局
第3部分：
法國核電水平，竟遠超德國？押寶核能的法國，能源未來將是好是壞
第4部分：
核廢料問題，竟然可以完美解決？解析目前核電站的缺點&解決方案
熔鹽反應堆
在所有先進核反應堆的設計中，熔鹽反應堆（MSR）——是迄今為止，引起了人們最大熱情的反應堆型別。
而且對於推崇其的人們來說，完全可以說是一個名副其實的狂熱“粉絲團”。
這種核反應堆型別的優點特徵（見下文），包括其固有的安全特性和其利用釷作為燃料源的適用性。
釷比鈾普遍得多，且有望大大減輕核廢料造成的一系列汙染和危害問題。
目前，世界各地的私人公司、大學和政府實驗室都在參與熔鹽反應堆（MSR）開發的不同方面。
其中，私營企業包括比爾·蓋茨的Terrapower、Moltex Energy、Terrestrial Energy、Kairos Power LLC、ThorCon Power、Transatomic Power、Flibe Energy、ADNA Corporation、Seaborg Technology和Lightbridge。
在熔鹽反應堆領域（MSR）中，中國和美國（先發明）——是該領域的領導者，
MSR一直是兩國技術合作的重要領域。
首先，中國在全球佔有獨特的領導地位
，不僅是因為我國是目前世界上，唯一一個真正在建設熔鹽反應堆的國家；
更是因為中國科學院選擇了MSR技術，作為中國中長期能源戰略的重要組成部分。
中國MSR工作的領軍人物是江綿恆，他是現任上海科技大學校長，曾任職中國科學院上海分院院長。江綿恆在美國德雷塞爾大學獲得電氣工程博士學位，並在國內主持了多項國家級科技專案。如果想要進一步瞭解詳情，可在網上查閱2013年關於中國核能的會議報告。
什麼是熔鹽反應堆，為什麼大家都其如此感興趣？
熔鹽反應堆：
其基本理念是將核燃料溶解在一種液體中——一種600-700℃的熔鹽，在反應堆堆芯中不斷迴圈。
在堆芯中，載液通道被中子慢化材料（主要是石墨）包圍，這為溶解燃料中發生裂變鏈式反應提供了條件。當流體離開堆芯時，溫度較高，液體經熱交換器，將多餘的熱能轉移到二次迴路。然後再迴圈回堆芯。在此過程中，可以對流體進行處理，根據需要去除各種反應產物並新增新材料。
這種型別的設計有許多優點，包括：
1、
極高的被動（或固有）安全性。
燃料溶液的組成是：只有當它被石墨慢化劑包圍時，才能發生鏈式反應。
如果沒有石墨慢化劑與之相互作用，事實上，中子的能量是錯誤的，不能有效地引發裂變反應。
如果反應堆升溫，液體膨脹，反應速度減慢，到了一定程度後，燃料的密度就不足以維持連鎖反應。
如果出於任何原因，液體溫度過高，反應堆無法安全執行，反應堆底部的一個特殊塞子就會熔化，讓液體落入緊急傾倒罐。所有這些都是在沒有人為干預的情況下發生的。
如果萬一攜帶燃料的液體以某種方式從一回路中洩漏出來，它將迅速冷卻到低於其熔化溫度，從而凝固並捕獲其中所含的放射性物質。
從某種意義上來說，這與傳統反應堆可怕的“熔燬”情況恰恰相反。
2、
與傳統的反應堆相比，熔鹽反應堆（MSRs）的製造成本很低
，因為它們結構比較簡單，不需要大型加壓的安全殼圓頂，也不需要在傳統系統中許多複雜的附加安全系統。
由於系統和部件少得多，這使得MSRs本身就比較便宜。
這種簡單性還允許MSRs在
體積尺寸上更小，這反過來又使它們成為工廠製造的理想選擇。
另外，MSRs可以使用鈾和現有的鈽和核廢料儲存執行。
MSR的一個變種——
液態氟釷反應堆（LFTR）
，將能夠使用豐富的釷作為燃料。
熔鹽反應堆（MSRs）最初是在美國於20世紀40年代末，開發核動力飛機的背景下出現的。
美國橡樹嶺國家實驗室於1957年至1976年，建造並運行了一個小型原型機，
即8MWt（兆瓦特）熔鹽反應堆實驗（MSRE）
。美國核能之父阿爾文·溫伯格（Alvin Weinberg）將MSRE視為未來世界發展的“命脈”。
不幸的是，作為導致輕水反應堆在核能發電中幾乎壟斷的過程的一部分，該專案被中止了。
1968年10月10日，在田納西州橡樹嶺啟動的熔鹽反應堆以鈾-233（U-233）燃料執行。美國原子能委員會主席格倫·西博格（Glenn Seaborg）正在控制。
正如現在經常發生的那樣，這個美國的“偉大想法”移民到了中國。更確切地說：
雖然熔鹽反應堆（MSRs）在美國和其他國家再次成為一個重要話題，但中國是唯一一個真正著手建設MSRs的國家。在甘肅省武威市，一座2兆瓦熱功率熔鹽反應堆——TMSR-LF1的選址開工準備工作已經開始。
它被設計為一個多用途模組化MSR的原型，可用於制氫、脫鹽（海水淡化）以及發電。（有關小型模組化反應堆的更多分析，筆者將在下一期中細聊。——GolevkaTech）
行波反應堆
行波反應堆(TWR)是愛德華·泰勒(Edward Teller)和洛厄爾·伍德(Lowell Wood)的發明心血結晶，這兩人都是美國核武器研發領域的元老級人物。
泰勒（Teller）是眾所周知的“氫彈之父”。並且他們都在美國 “戰略防禦計劃 ”中發揮了關鍵作用。
泰勒（Teller)和伍德（Wood)在1995年發表了他們最初的行波反應堆(TWR)提案。
其基本思想是將透過裂變反應“燃燒”核燃料的過程，與培育新燃料的過程結合起來，
以這樣一種方式——新產生的燃料反過來有助於維持核裂變過程。
在最初的泰勒&伍德（Teller-Wood）提案中，這種結合過程採用“燃燒波”（“行波”）的形式。該反應堆裝有一個圓筒形的濃縮裂變燃料堆芯，堆芯周圍同心環繞著可孕育鈽的材料，如天然鈾、釷或傳統反應堆的乏燃料。
裂變鏈式反應從堆芯核心開始。過量的中子向外輻射出來，在周圍的材料層中產生鈽。當鈽達到臨界濃度時，鏈式反應擴散到鈽中，產生更多的神經元，這些神經元進而在下一個同心層繁殖鈽，以此類推。
其結果是一個自給自足的“燃燒波”，它逐漸傳播到材料中，並在原始核心被消耗後繼續進行。
這種反應堆不需要像傳統反應堆那樣，每隔一兩年就補充一次燃料，但理論上可以執行十年甚至更久。
在這段時間內，大部分放射性裂變產物（“核廢料”）將被中子輻射“焚化”。
泰勒（Teller)和伍德（Wood)提出了一種全自動設計，一旦啟動行波，就不需要人工干預，也不需要主動控制功能。
他們指出，在這樣的反應堆中，“失控”的燃燒波在物理上是不可能的（從技術上講，是因為β衰變產生鈽的時間延遲）。
此外，該反應器還可設計成很大的負溫度係數，當溫度達到一定水平時，鏈式反應自行停止。
在這種情況下，反應堆的功率水平將由冷卻系統控制。當熱量被提取出來，反應器冷卻，鏈式反應加快速度，產生更多的能量。
這是一個概念從理論來說是很完美的，但在實際中真正建造行波反應堆的機會，只是當比爾·蓋茨（billgates）加入後才得以實施。
比爾·蓋茨的TerraPower公司向2010年國際核電站發展大會提交的一份報告解釋道：
2006年在華盛頓貝爾維尤舉行的頭腦風暴會議上，比爾·蓋茨、內森·米爾沃德（Nathan Myhrvold）、洛厄爾·伍德（Lowell Wood）和專家們討論了TerraPower公司及其核電創新的起源。
討論的中心焦點是——如何為地球上所有居民提供可持續的、可擴充套件的低碳能源。會議涉及了所有形式的能源生產，包括廣泛的太陽能和風能。
儘管這些技術和其他技術被認為非常重要，但顯而易見的是，在此次會議上認為：
核能技術是在已知的技術中唯一，可以在以環境可接受的方式，並在任何型別的相關時間範圍內，提供基本負荷電力方面發揮必要的核心作用。
”
該報告繼續談到：“2007年初，一個小組織從最開始組織一系列小型試驗，到最終成為TerraPower 科技公司——其中所經歷的歷程是極不容易的。
其目標是在核能領域儘可能多的領域作出改進：安全、廢物、效率、經濟性、防止核武器擴散、減少恐怖主義風險，以及整體社會對核能的接受程度。
該小組審議了許多型別的反應堆，包括現有的和新穎概念。
隨著評估的不斷深入進展，越來越明顯的一點是——當時由洛厄爾·伍德（Lowell Wood）倡導的行波反應堆（TWR）概念在所有這些領域都可以提供了改進和革新。”
自2007年以來，TerraPower公司在自己的實驗室中，透過多方合作，開展了設計工作和實驗，
制定了——到2025年建成全尺寸演示行波反應堆（TWR）的宏偉目標，隨後將立即推出商業版TWR，可以快速大量生產。
2015年，經過4年的談判，TerraPower與中國核工業集團公司簽署了一項協議，將建設一座發電量為600兆瓦的TWR原型電站。
中美核工程師在該專案上開展了密切合作。示範工廠計劃於2023年在福建省霞浦建成。
TerraPower先進核能行波反應堆的剖面圖。
然而，在19年年初，TerraPower宣佈，由於特朗普政府對技術轉讓施加了新的限制，該專案不得不取消。
從那時起，TerraPower及其財團一直在尋找其他合作伙伴，最重要的是另一個地點來建設示範工廠。這隻能仍由其在漫長的時間中進行更多的等待。
這是本系列的第5部分。可在閱讀第1部分、第2部分、第3部分和第4部分。
本系列的下一篇將是淺談核能的最後一期：介紹兩種更有前途的新型反應堆設計：球床高溫反應堆和用於大規模生產的小型模組化反應堆。（不過後續筆者想進一步聊聊核能中更為有趣的內容）
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