三、燃料价格较低,比浓缩铀或循环回收的钸便宜 。四、有足够的滋生燃料来维持反应炉中燃料的链反应,而不需另添加可裂燃料 。五 、除可降低燃料循环的价格外,另可更有效的利用低价位的铀燃料 。六、可耐较高的辐射剂量,且易於加工 。
不过钍循环也有如下令人不快的缺点:一、最主要的不利在於由232Th转化成233U的过程中,产生了232U(见图六) 。因为由232U再衰变成稳定同位素208Pb的过程中,会产生放射高强度γ-射线的212Bi及208Tl(见图七),又其中232U及228Th会在再处理过程中,伴随在233U及232Th中产生,使得经过再处理后所制成的燃料元件仍具高放射性,以致在制造时,人需在具有屏蔽或隔离的设备中,增加制造成本 。二、处理钍燃料时,需更多的强力熔剂,即更浓的硝酸,且以氟化物当触媒,而使用这些熔剂后,将使萃取、废料处理、酸碱调整更复杂 。
三、钍燃料溶液须另加一些溶液,来去除过量的酸 。四、在萃取时,会形成第三相的相平衡,使得其在 。
钍燃料的钍燃料循环
文章插图
处理的方式与铀燃料相似,先以机械方式切断燃料棒,再以浓硝酸溶解,惟金属钍在硝酸中呈“怠惰性”,故须添加小量HF,使之易于溶解,但氟离子易与铀及钍形成错化合物,影响萃取效果,且又引起强烈的腐蚀问题,解决之道可采用硝酸铝,因其可使氟与硝酸铀醯及硝酸钍醯完全化合 。溶解之后,乃蒸馏硝酸盐溶液,直至清除所有之游离酸且稍过量 。
再加硝酸铝,并将此溶液移入萃取设备中,以一烃类中溶解42.5%之磷酸三丁酯(TBP)稀溶液行逆流萃取,同时萃取出钍及铀 。
最后分离钍及铀-233,用硝酸稀溶液选择性萃取钍,以TBP洗涤之水溶液,再萃取少量的铀,硝酸钍之水溶液再由草酸盐沉淀、结晶等法处理之,整个过程谓Thorex法 。由于易裂燃料的经济价值甚高,故须经由再处理厂将其回收,如此不仅可降低发电成本,且可避免资源的浪费 。惟经再处理后的废溶液,却含有在分裂过程中所留下的分裂产物,其放射性有的高达数百万居里者,半衰期更达数万年甚至上亿年者,故须谨慎处理 。其中B、I、Xe、Kr、Ru等挥发性分裂产物,可用活性炭反复吸收,至无害后,再由吸附塔排出 。
馀下的放射性废料,先贮藏一段时间,使其放射性自然衰减,然后将其浓缩,再装桶贮藏,但因其中仍含有137Cs、90Sr等长半衰期的核种,另由于废液之发热与腐蚀性导致材料强度之下降,故须再采用固化处理法 。将废料固化有下列优点:(一)将放射性核种固化成无流动性且机械强度大的固体(核种之浸出率小),使贮藏容器之腐蚀速度变小,可防止逸出周遭环境,即可将放射性核种封闭抑制其散逸 。(二)可减小贮藏所需空间容积 。
(三)稳定性较好 。(四)高温贮藏成为可能 。(五)安全性提高,操作变易,便于往隔离地点之运送、搬运、废料作业 。
(六)不必如液态贮藏时之严格保存、监视 。其中最主要的方法为玻璃固化法,因玻璃之溶解度及含有成分之浸出率极低,且减容系数相当大,应用已确立之玻璃制造技术,将强放射性废液玻璃化,使放射性核种固定于玻璃中;但相反地,装置比较复杂,处理费高,因高温(900~1200℃)处理所需之装置材料、放射性核种之挥发等问题尚未解决 。因此也有人建议以下两种完全之处理处置法,一为将极高放射性废料装入火箭,投弃于外太空;或使用高功率之高密度中子源、高能量质子加速器或核融合反应器,将分裂产物中之长半衰期核种(90Sr、137Co、85Kr、99Tc、129I等)以中子照射行核变换,而转成短半衰期、极长半衰期或稳定的核种 。
【钍燃料 钍燃料是什么】前者于现在只是纸上谈兵作业,技术尚待克服,并无实用远景,且将造成太空垃圾,亦是一种不负责任的行为 。后者亦只开始检讨阶段,无论在技术上或经济上尚有诸多困难必须解决,不过此法较符合处理原则,安全性亦较高 。放射性废料的处理不仅会影响大自然的生态平衡,甚至影响核能和平用途的发展,故其实为核能工业的关键课题,有待从事核能研究的学者、专家共同合作来解决 。
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