《天然锕系元素:化学与工艺概要》:
(2)233U吸收一个热中子放出中子数达到2.2个,而235U及239Pu均不到2.0,放出中子中的1个要用于维持链式裂变反应,剩下的被转换材料(238U、232Th)及转换中间产物(如233Pa)和反应堆中的慢化剂、冷却剂、功率控制材料(控制棒等)、结构材料、裂变产物吸收或泄露到堆芯外。在热中子堆中,238U→239Pu的转换比CR(conversionratio)达不到1,只有232Th→233U的转换比可能大于等于1,转换比等于1时称为自持(self—sustaining),大于1时称为增殖(breeding),即易裂变核素的产生速度大于其消耗速度。在快中子堆中,238U→239Pu和232Th→233U均可能实现增殖,但前者优于后者。
2)钍的核能利用
在核能发展的早期(20世纪50—70年代),钍的利用受到广泛的重视和关注,因为钍在地球上蕴藏丰富,又因为钍有可能做到热中子增殖,即使不增殖也可达到较高转化比,核能用钍开发成功可以大大扩展核能资源。当然,那时开发仍以铀核燃料循环为主,因为钍的核能利用须依赖于铀核燃料的启动。几十年来,铀的核能利用取得了巨大成功,建立了以铀为燃料的庞大的核电工业;而钍的核能利用仅处于实验研究阶段,离大规模应用相差还很远。
在那个阶段,做了大量在核反应堆中用钍的实验,包括在用铀作燃料的实验堆和生产堆中辐照钍转换出易裂变材料233U并进行化学后处理分离提取,积累了吨量级的233U;在铀燃料的轻水堆和重水堆中部分用钍;在压水动力堆中试验232Th—233U燃料循环的增殖性能;在高温气冷试验堆和原型动力堆中用钍一铀(用高浓缩235U启动)燃料达到高转化比;用流体燃料的熔盐反应堆试验钍—铀燃料增殖等。其中钍一铀燃料高温气冷堆一直运行到20世纪80年代末。
20世纪70年代是发达国家核能发展迅速的时期。然而,20世纪70年代中后期美国发生了三里岛核电站事故,特别是1986年苏联切尔诺贝利核电站的严重事故,引起对核电站安全的质疑和普遍关注。出于对核武器材料扩散的担心,美国于1977年决定停止乏燃料后处理和快堆开发。20世纪80年代以后核能发展大大降速,加上世界上更多铀矿的发现和铀价的下跌,使得对钍的兴趣大为降低,不少研究陷于停顿。
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