[新聞]江飛宇Science》美國首批熔鹽型核燃料生產完成 「無核廢時代」更進一步已刪文
原文標題:江飛宇Science》美國首批熔鹽型核燃料生產完成 「無核廢時代」更進一步
原文連結:https://www.chinatimes.com/realtimenews/20251206000139-260408?chdtv
發布時間:07:052025/12/06
記者署名:江飛宇
原文內容:
MCRE快中子原型機的效果圖。(圖/國際核子實驗室)
美國正在積極推動核能的再復興,其中「熔鹽式反應爐」(Molten-salt reactor)被視為
未來發展重點,因為它可能是徹底解決高階核廢料的關鍵技術。現在,美國愛達荷國家實
驗室(INL)已完成第一批的熔鹽式核燃料,將應用在實驗型反應器上,確定其物理性質與
安全標準。
世界核能新聞WNN報導,熔融氯化物反應器實驗(MCRE)計畫,是由南方電力公司
(Southern Company)、泰拉能源公司(TerraPower)、核力公司(CORE POWER)和美國能源部
(DOE)一起投入的官民合作專案。雖然各個單位都有自己的熔鹽反應器設計案,但是目
前還需要先知道高溫熔鹽是否會影響反應器材料的強度。
所以愛達荷實驗室先打造一個稱為「美國運行與測試」(LOTUS)的試驗台,先由它來進
行模擬的反應器實驗。
現行的壓水式(PWR)、沸水式(BWR)反應器,採用的主成份是二氧化鈾(UO2)的固體、棒狀
核燃料。至於熔鹽反應器,使用的則是熔融氯化鈾(可能是三氯化鈾),相比於核燃料棒需
要先停機才能更換,熔融的液狀燃料則是隨時都可以添加,沒有「停機換燃料」的麻煩。
這是在愛達荷國家實驗室 (INL) 為熔融氯化物反應器實驗生產的鹽晶體的特寫。它在常
溫狀是這樣子,到了反應爐高溫環境就會熔化。(圖/國際核子實驗室)
愛達荷實驗室表示,首批燃料鹽生產材料已於今年9月底交付,到 2026 年 3 月還將生產
4批,是支持川普總統宣示的「推進核能發展是美國關鍵國家目標」的行動。
這對愛達荷國家實驗室(INL)來,說是30年來最大的燃料生產挑戰。燃料鹽的生產過程
始於2020年,但早期嘗試,沒辦法達到鈾金屬轉化為氯化鈾90%的目標,也未能達到每批
18公斤燃料鹽的產量。直到2024年才出現技術突破,實現了95%的轉換率和整批生產的完
成。
不過。實驗需要72至75批燃料鹽才能達到臨界狀態,目前才僅止於性質實驗與材料測試的
階段。
熔鹽反應器實驗的結果,將對泰拉能源、南方電力公司共同開發的熔鹽反應爐有指導性作
用,它們所設計的熔鹽快中子反應爐預計將在2030年代投入使用。
另據MCRE高級技術顧問唐伍德(Don Wood)表示,這項實驗對海事產業也具有重大意義。
他認為商用船舶必然走向核能化,也就需要更先進、安全的反應爐。他說:「熔鹽反應器
可以為船舶提供高效、低維護的核動力,從而減少排放,並實現遠距離、不間斷航行。這
項技術有望催生一個全新的核能產業——一個移動化、可擴展且具有全球變革意義的核能
產業。」
雖然報導沒有提到,但是熔鹽式反應器技術是公認的「消化核廢料」技術,在理論上,它
可以將現有封存在冷卻池與乾貯場的高階核廢料,透過前文提到的「鈾金屬轉化為氯化鈾
」技術,將核燃料棒轉化成熔融狀三氯化鈾,接下來就可以裝填進熔鹽式反應爐裡發電,
使廢料成為電力。
文章來源:First fuel produced for molten salt reactor experiment
心得/評論:
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英國尋覓下一座大型核電廠,跨區域評估擴至蘇格蘭
曾是商用核能誕生地…英盼重回黃金年代挑戰一堆 最棘手的是它
英國曾是核能大國,如今想重返黃金年代,卻面臨諸多挑戰。路透
英國曾是商用核能的誕生地,如今核能發電占比僅占一小部分,倫敦當局正大舉投資,試
圖扭轉局面。
英國早年擁有的核電廠數量,一度超越美國、蘇聯與法國加總。1970年前,它仍是全球核
能大國,但自1995年Sizewell B完工後,再也沒有完成新的反應爐。
如今,英國拿下的不是核能領先者的頭銜,而是全世界興建核電最昂貴的地方。
根據國際能源署最新資料,2023年核能僅占英國電力供應的14%,落後多數歐洲國家,更
遠遠不及法國的65%。
英國政府計劃在2050年前,讓核能供應25%電力。核能因為低碳、可提供穩定基載,被視
為能彌補再生能源間歇性的絕佳搭檔。
顧問業者Fresco Cleantech創辦人阿貝桑德拉對CNBC表示,地緣政治緊張推升能源安全與
自主性的需求,使英國近來明顯加速推動核電。
但英國核能監管特別工作小組近期指出,該國核能架構存在「系統性失靈」,包括監管權
責分散、法規缺陷、誘因薄弱,使英國落後其他核能強國,應立即改善;政府承諾將採納
該工作小組的建議,並在三個月內提出改革方案。
英國正兩路並進,押注大型核電計畫與小型模組化反應爐(SMR)。英國的勞斯萊斯已被
選為SMR主要合作夥伴。SMR本質上是工廠就能製造、類似貨櫃大小的核反應爐,許多採用
被動冷卻設計,支持者認為更安全也更便宜。
不過,Van Lanschot Kempen投資組合經理卡佩里指出,目前全球沒有任何SMR已投入商轉
並產出電力;最快也要2030年代才會出現。他說,SMR確實能為單一工廠或小型城鎮供電
,可改變遊戲規則,但距離商轉太遙遠,使投資人感到不安。
為了支撐不穩定的再生能源,英國目前仍需要大型核電廠,景順(Invesco)歐洲、中東
及非洲市場策略師傑克森表示,SMR「大概」也會有其地位,它們明顯更靈活,但導入需
要時間。他並質疑英國是否真有可能在核能領域重返領導地位,畢竟法國與中國都已大幅
領先。
英國能源安全與淨零排放部發言人對CNBC表示,英國正扭轉過去數十年「零核能新建」的
局面,目標是開啟核能的「黃金時代」,創造數千個高技能就業機會與數十億投資。發言
人說,Sizewell C可為相當於600萬戶的家庭供電至少60年,而Wylfa的英國首座SMR可供
應約300萬戶,提升英國能源安全。
英國在大型核電的融資制度上,也有豐富經驗。英國率先推出讓核能項目可投資的新機制
,降低對政府直接出資的依賴度。例如興建Hinkley Point C使用的差價合約(CfD),透
過鎖定長期電價來降低風險。然而,該廠造價從原先估計的180億英鎊(240億美元)一路
上升。
卡佩里指出,CfD解決了「電價風險」,但「工期延誤」仍是另一個巨大風險。
Sizewell C採用的「受規範資產基礎」(RAB)模式試圖解決此問題,讓投資人從出資當
天就開始獲得回報,而非等到反應爐開始運轉。Sizewell C預估造價380億英鎊。
隨著人工智慧(AI)推升能源需求,民間市場對下一代核能興趣正在增強,許多新創公司
投入建廠競賽,其中最受矚目的是美國新創Oklo,這家公司透過由OpenAI創辦人奧特曼主
導的特殊目的收購公司(SPAC)借殼上市。
人才面則是另一個挑戰。英國擁有世界級的大學與技術知識,但卡佩里表示,核能需要的
是「實戰經驗」,而英國多年未投入大量核建設,這部分確實匱乏。
最棘手的可能還是供應鏈。核能燃料鈾由少數四國主導,其中包括俄羅斯。世界核能協會
預估全球鈾需求到2030年將增加近三成,2040年將倍增,意味著開發商對少數供應國的依
賴更深。
英國政府已編列資金提升核能供應鏈,並承諾在2028年前禁止自俄羅斯進口核燃料。卡佩
里指出,Sizewell C的核燃料將採用歐洲或「西方供應商」。
但他也質疑:核能究竟能有多安全與多自主?「我們得建核電廠,但也要把整個價值鏈建
立起來。」他說,若缺乏供應鏈,英國會重蹈天然氣的覆轍,只是這次不是天然氣,而是
鈾。
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