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美國斥百億巨資,研究幾十年依然束手無策,中國卻解決了核安全問題

美國斥百億巨資,研究幾十年依然束手無策,而中國卻解決了讓美國無可奈何的核安全問題。啟明星2號是國人的驕傲,也讓核廢料不再是世界的困擾。

核廢料處理成為世界難題

2019年,美劇

《切爾諾貝利》

播出,引起了全世界廣泛的熱議,這也反映了一個很現實的問題,就是很多人在擔心核電站的安全問題,甚至是

"談核色變"

。當然,發生的震驚世界的核事故也不是一起兩起了,人們關心“核安全”問題也是很理所當然。

美國幾十年來都在譴責切爾諾貝利,然而美國自己也發生過震驚世界的核事故。1979年,美國三里島2號堆芯在失去冷卻水後發生嚴重的熔化,導致放射性物質外洩,這就是著名的

"三里島核事故"

。該事故讓核電站附近的居民惶恐不安,有20萬人逃離了這一地區,而且也讓核電行業停滯發展了幾十年。

大家都知道

核電是清潔能源

,在未來中有著重要的作用,但也有著不少的弊端,

一是核洩漏

,不過這隻要防範得當就能避免,

另一個就是核廢料

。現如今,核廢料一般都是拉到深山老林裡埋了,不過這可不是隨隨便便哪個地方就可以埋的。想要安全長久的存放核廢料,就要求這個地點的物理環境特別穩定,長久的不受水和空氣侵蝕,並且還需要經受住地震、火山等衝擊,這種地點極少,而且不能二次利用,填完了就沒了。另外,把核廢料埋在深山老林裡不僅對地點有要求,而且對容器的要求很高,能夠承受住幾萬年的容器現在依然是科學家努力的目標。

可以說,這幾十年來對核廢料的處理都是核工業面臨的一個難題,美國耗資上百億,研究了20年,依然沒有解決。但美國沒解決的事,卻被我國科學家給突破了,啟明星2號的橫空出世,可以將核燃料的使用效率提升到95%,很好的解決了這一問題。那麼,啟明星2號是怎麼解決“核廢料安全”問題的呢?

啟明星二號怎麼解決“核廢料安全”問題?

據中國核工業集團報道,啟明星2號是我國首座鉛基反應堆零功率裝置首次實現臨界,表明我國在

鉛基重金屬冷卻快中子反應堆創新研發方面

取得關鍵技術突破。ADS嬗變系統,可以使長壽命的核廢料嬗變為短壽命的核廢料,並且可以減小體積,

對解決"核廢料安全問題"有著重要的意義。

剛看到中核的描述時,我是一臉懵的,啟明星二號是怎麼解決“核廢料安全”的呢?按照中國核工業集團的說法是

"太過先進,無法展示"

。但作為一個靠譜的科普作者,為了讓你們都能看懂,我查找了大量資料,不知道死了多少個腦細胞,頭髮掉了多少,一頭秀髮到現在都沒有幾根了。下面我儘量以簡單通俗的話來描述。

什麼是啟明星2號呢?說白了就是一個

"能量放大器"

,要怎麼理解呢?要實現“能量放大器”這個功能,就需要依靠大量的中子。大家都知道,原子核是由質子和中子構成的,想要獲得中子,最主要的方法就是砸,就和用石頭砸胡桃樹一樣。但這就產生了兩個問題,一個就是要找胡桃多的樹,如果樹上只有幾顆胡桃,那想把胡桃砸下來難度是很大的。砸中子也是一樣的,也要選中子多的原子核。啟明星二號就選了鉛,鉛的208個核子,其中126個是中子。鉛像靶子一樣被砸,因此也叫做鉛靶。

找到了砸哪棵樹,另一個問題就產生了,就是用什麼砸。如果用石頭砸的話效率無疑是太慢了。要從原子核中砸出中子也是一樣的,用什麼東西砸非常重要。我們都知道,一個原子是由質子、中子和電子構成的,砸的工具也只能從這三個當中去選。可以用電子嗎?不行,因為電子太輕了,這就像是拿紙砸胡桃樹一樣不切實際。那能用中子嗎?也不行,因為中子不帶電,沒有辦法進行加速。所以說,從原子核中砸中子的工具就只能是質子。

找到了工具,又有一個問題出來了,那就是質子是在原子核中,要怎麼把質子從原子核中給剝離出來呢?這倒是很簡單,可以用氫,氫原子的原子核就只有質子,並沒有中子,只要把原子核外層的電子給剝離,就能得到純正的質子了。

找到了鉛靶,砸中子的工具也有了,最後一個問題就是怎麼才能用更大的力氣去扔質子。這就像是用石頭砸胡桃,力氣太小了肯定不行,不然石頭扔到一半就萎了。要使出更大的力氣扔質子,這就要用到加速器。

質子經過加速器加速後與鉛靶碰撞,可以砸出幾十個中子,這個過程也叫做散裂。用這些中子轟擊釷元素,就能將釷轉化為鈾,成為核燃料。這一個過程下來,得到的能量遠高於消耗的能量,因此就相當於“能量放大器”,實現“能量放大器”的系統被叫做“加速器驅動次臨界系統”,簡稱就是ADS系統。

ADS有著強大的嬗變能力,

這裡解釋一下嬗變,簡單的來說就是一種元素透過核反應轉化成另一種元素

。因此,ADS不僅可以把釷轉變成鈾,也可以把半衰期長達數十萬年的核廢料轉變為半衰期只有幾百年的核廢料,這樣就有效的解決了核安全問題。

另外,由於ADS是次臨界,因此安全性也會更高。

什麼是臨界和次臨界呢?

我們都知道用中子轟擊鈾235原子核會發生核裂變,產生新的中子。新中子會有幾個去處,第一個就是和其它鈾235發生核裂變產生新的中子,第二個就是被堆芯裡的控制棒等給吸收。當然,中子也有可能逃逸到外部被外部材料給吸收。因此在一段時間內,既會產生新中子也會有中子消失。如果中子的產生速率和消失速率相同,這種狀態就稱為臨界狀態。中子消失速率大於產生速率,這就是次臨界。由於是次臨界,中子沒有辦法持續維持核反應,如果加速器斷電,中子就會瞬間消失,從而可以讓反應堆在極短時間內停堆,大大提高了安全性。

現如今,還沒有哪個國家可以把ADS嬗變系統做到工業化應用,啟明星2號讓其成功實現工業化應用提供了關鍵性資料。可以說,我國在該領域走在了世界前列。在找資料的時候,我看到網上一堆的自媒體說美國花6000億購買啟明星2號,不過我找了很久的資料都沒有找到權威報道。當然,作為一個靠譜的科普作者,我也不敢一口咬定這就是瞎編的,希望有了解的可以提供一下權威報道,在此先行謝過大家。

美國想要想要解決核廢料安全問題,可是幾十年來一直都束手無策,而中國卻搞成功了,這說明中國人的聰明才智是世界上最頂級的。美國現在想打壓中國高科技產業,這是痴心妄想。

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