中国在核废料变为长效核电方面迈了一大步

晨枫

据报道，苏州大学王殳凹、王亚星团队联合国内其他院所，提出了一种基于“内置能量转换器”的锕系微型核电池结构设计理念，通过将锕系元素与发光镧系元素的分子层级耦合，实现了放射性核素衰变能到光能转换效率近8000倍的提升，并组装了目前已知效率最高的辐光伏核电池。相关研究成果发表在最新一期的《自然》杂志上。

https://www.stdaily.com/web/gdxw/2024-09/23/content_233315.html
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这当然还只是实验室规模的东西，不仅功率低，衰变到光的转化率还只有3.43%，总能量转换率只达到0.889%，或者说139微瓦/居里。

4 Y- k' s/ A" ~3 f) ?但这开启了核废料处理的新思路，而且把中国最拿手的光伏板整合了进去。
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- G& }9 t0 R3 Q2 L锕系核素是核废料中长期放射毒性最难办的部分，具有超长的半衰期和高达兆电子伏特的α衰变能。但这也为开发锕系微型能源带来可能。

' \: [* `; i; E$ B3 Y9 R如果这能实用化、产业化，核废料的处理就是完全不同的新局面了。即使达不到经济的工业发电水平，满足核废料处理自身的电力需求就是胜利。

0 j: g  v3 u/ m9 B另外，中国也在钍堆技术方面深耕，乏铀燃料好像可以转化为钍燃料？
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8 k/ A( y) W' v3 S( i本来就是辐射相对较低的核废料，再这么左一啃，右一啃，啃剩的还是会有残余放射性，但强度低得多，危害低得多，也好处理得多。
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3 ]( c4 P# D) {8 N' h& W  }放射性和毒性一样，不谈计量都是耍流氓，把计量压下来了，想耍流氓也耍不成了。

testjhy

这个是探索型的科研，看了原文感觉不解决问题啊，1)没有加快a粒子的衰变，就是说长周期核废料放射性周期并没有缩短；2)利用放射性衰变转化为光能这点功率表面上有8000倍的提高，但原文中没有提及输出功率，从字面上看还是微功率，工业性应用应该没可能，航天用吧，我估计有更好的专用放射性电池，用核废料可能还要用提炼浓缩过程，与大量核废料相比，航天能用的那点核电池实在不值一提。
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+ ~/ ~" v) z( S用我有限的核知识，核废料除了稳定地质深埋外，值得往工业处理方向走的可能还是加速器轰击引起长周期放射性废料嬗变成短周期核废料，如果有能量输出能做个发电输出更好，当然这也很难，但感觉更靠谱点
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晨枫

testjhy 发表于 2024-9-30 19:17
" P& c5 [  r( g! R这个是探索型的科研，看了原文感觉不解决问题啊，1)没有加快a粒子的衰变，就是说长周期核废料放射性周期并 ...

T教授高见。

3 H* d. o5 w2 a那把铀乏燃料在钍堆里轰击成钍燃料靠谱吗？

testjhy

晨枫 发表于 2024-10-1 09:47
T教授高见。
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那把铀乏燃料在钍堆里轰击成钍燃料靠谱吗？

您高看我了，

把铀乏燃料在钍堆里轰击成钍燃料

有点理解不能，，是不是这样的：把铀乏燃料(也就是一般的压水堆核电站的核废料)放在钍堆里轰击成钍堆中可用的核燃料，因为核废料中钍及其同位素即使有，也应该极少，主要部分也应该是铀238，剩余铀235，钚239等，以及裂变成中分子量的各种裂变产物，象裂变成分子量232，233这种相近的重元素应该极低，所以直接用于钍堆燃料或您这儿的钍燃料不太可能。
: Z2 C9 _% H, y那么，核废料放在钍堆里有作用吗？我相信肯定有一定作用，但要看设计钍堆的目的。鉴于钍基融盐堆还在示范阶段，估计肯定不把核废料处理作为一个亮点加入的，好好的把钍基堆做成经济可行的新能源应该是压倒性的目标。至于核电站核废料在融盐堆中能否应用，我估计科学原理可能没问题，就象您在本文说的核废料致光发电一样，工程原理能不能走通可能是重大问题，是核废料作为钍堆核燃料(象煤球类似)做在一起？还是在反应堆里特定装置吸收各个能谱的中子实现核废料的产能和降放射性周期的功能。前者看能否平衡带强放射性燃料的制造成本和使用它得到前面两项收益，记得钍堆本身的核废料较少并且放射性周期也短。后者我估计由于这个特定装置肯定会对整个核能体系产生不利影响，也要看增加这个装置能否总体平衡或收益为正。
如果目前武威的示范堆成功并开始工程堆建设，示范堆倒可用于这个方面的试验。这个工作我个人觉得复杂度极高。
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晨枫

testjhy 发表于 2024-10-1 17:37
8 s& r& V0 m  u0 K您高看我了，
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2 K) g9 j+ V! L, r有点理解不能，，是不是这样的：把铀乏燃料(也就是一般的压水堆核电站的核 ...

6 T2 f  {/ i8 F2 D. O$ b多谢T教授解释。

http://politics.people.com.cn/n/2014/0806/c70731-25410546.html

4 I9 A+ Y8 q$ ]- v, ~看来是核废料里的钚239有可能与钍燃料混合使用。我记错了。

testjhy

晨枫 发表于 2024-10-2 07:54
多谢T教授解释。
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http://politics.people.com.cn/n/2014/0806/c70731-25410546.html

, w. |: s' p$ V哈哈，这是10年前启动TMSR和ADS的宣传，光阴似箭，一晃10年了，那时中科院先导工程各种论证和宣介会，我也亲自去听过。为了立项嘛，都是放大优点，把问题隐藏起来，只记得当时有专家提钍堆的防腐蚀问题，上海应用物理所的首席专家回答一是新材料有突破，二是在工程建设中逐步解决。
! S* F/ l( h% z6 U& z; C" H因为钍堆并不是新概念，苏联、美国都先行研究了，所以我当时觉得还是有一些重要问题的，只是我是外行，不知其中奥秘。
先导工程是江绵恒为中科院做的最后重大贡献，财政部跳过日常科技经费，下达专项任务。中科院欠江院长一个院士，

晨枫

testjhy 发表于 2024-10-1 18:28
哈哈，这是10年前启动TMSR和ADS的宣传，光阴似箭，一晃10年了，那时中科院先导工程各种论证和宣介会，我 ...

这东西实用化的前景好吗？

1 }1 {  r" E3 ^0 m0 y真要是实用化了，中国能源无忧啊。

testjhy

晨枫 发表于 2024-10-2 09:31
' m. X& W' h; g+ o2 o! k这东西实用化的前景好吗？

* {3 `, E* G/ g/ p* S  o2 Q真要是实用化了，中国能源无忧啊。

( U" Q  e& f$ C3 f! K) n我个人还是比较乐观的，毕竟目前中国综合工程能力不说是世界第一，也是世界第一流的。示范堆运行起来了，各种问题也就彻底暴露了，不怕有问题，怕的是不敢试验，投入毕竟是一个先导工程，当年财政部批的经费平均每个先导好象是10亿级别的。
科学原理正确，工程原理靠谱，就看经济可行性了。
不过在风光新能源面前，今后核电注定是配角，当然这个配角也非常庞大，因为钍堆安全性和对水资源要求不高，完美地匹配了西北能源基地。所以，说不定压水核电-->钍堆核电-->聚变核电是大能源中核电进行曲吧。