歷時20年印度快中子爐進入臨界 釷燃料核能重要里程碑

印度的PFBR原型快中子反應爐達到臨界狀態。

印度原子能部 (DAE) 宣布,研發超過20年的原型快中子反應器(PFBR), 於4 月 6 日晚上8點25分首次達到臨界狀態,這是印度核能技術的里程碑,標誌著印度在快中子式4代反應爐的方面,達到了接近應用的水準。

印度表示,他們對於核能計畫有「三階段」,第一階段是「鈾發電」,第二階段是「鈾滋生鈽」,第三階段則是「釷滋生鈾」,因為印度有大量的釷資源,掌握這一技術,可以在核能方面,不再需要外購。

PFBR技術由印度原子能部(DAE)、英迪拉·甘地原子研究中心(IGCAR)、印度核電公司(BHAVIN)共同研發,該工程於2004年動工建設,耗費超過20年,才終於走到啟動與臨界的這一步,可見過程相當困難。去年8月,印度原子能部長辛格(Jitendra Singh),在印度議會表示,工程延誤的主要原因是調試過程中遇到了「前所未有的技術難題」。

印度核電公司表示,首次臨界的實現「是在成功完成所有規定的安全要求,並經過原子能監管委員會(AERB)的嚴格審查後批准,符合國際標準」。

快中子滋生式反應器的示意圖,目前有好幾個核能研發商正在開發中。

印度總理莫迪在社群媒體上表示:「今天(4月6日),印度在民用核能發展道路上邁出了決定性的一步,推進了核子計畫的第二階段。」

並補充說,「PFBR體現了印度深厚的科學實力與工程能力,目標印度核計畫的第三階段『利用釷燃料』又更接近了。這是印度最值得驕傲的時刻。」

PFBR 使用鈾鈽混合氧化物(MOX)燃料,該燃料被一層鈾-238的殼層包裹。鈾-238 可以吸收中子,轉化為可分裂的鈽-239。這使得原本不反應的鈾-238,會隨著時間「滋生」出真正的燃料,因為同時應用到快中子,以及滋生出燃料,所以這種核能技術稱為「快中子滋生式」(Fast Breeder Reactor,FBR )。

國際上多數的核能發展單位,就以鈾-鈽滋生為目標,畢竟現有的鈾238材料並不缺乏,除了治煉濃縮鈾的過程可以取得以外,現行的核反應器所生成的高階核廢料,其主要成分也是鈾238;理論上也可以成為鈾-鈽滋生的材料。

但是印度還規畫了第3階段,也就是使用釷-232為材料,釷-232可以嬗變成鈾-233。鈾233與鈾235相當類似,都會自行分裂,也就能夠發電。這一反應就稱為「釷-鈾滋生」。

印度核電公司表示,「快中子增殖計劃,加強了核燃料循環技術、先進材料、反應器物理和大型工程方面的戰略能力,而透過該計劃開發的知識和基礎設施,將支持未來的反應器設計和下一代核技術。」

印度目前擁有約7,900百萬瓦的核電裝置容量,來自24座運轉中的核電廠,並計畫大幅擴建核電。印度目前正有7座核反應爐正在建造中,還有10座反應爐處於前期準備階段,這是「印度發展策略」(Viksit Bharat)的一部分,印度的目標是到2047年,實現100吉瓦(10000百萬瓦)的核能裝置容量。

儘管快中子反應爐技術早在20世紀中期即已出現,但因涉及高溫、材料與安全控制等挑戰,全球至今僅約20座投入運行。隨著材料科學、自動化與安全技術進步,快中子增殖反應爐正逐漸成為各國發展先進核能的重要方向,而印度此次突破,也使其在全球核能技術競逐中占據更關鍵的位置。

編輯 / 羅志光

【巴西華人資訊網】

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