釷燃料發電

**釷燃料發電**是以釷元素經核分裂反應產生鈾 - 222，以產生能量的發電方式。其能否取代鈾、鈽（鈈）等核燃料作發電用途為科學界關注的議題。葉恭平博士支持釷燃料發電，認為其優點是釷的蘊藏量較多、燃料裝造較簡易、產生較少核廢料、不易製成武器，而且釷裂變發電較有效率等。

發展一個乾淨及安全的核子動力是一個備受重視的目標。根據科學期刊 "Environmental Science & Technology" 的說法，釷燃料發電可以提供一個超過 1000 年的能源，並可舒緩人類對環境的破壞。

在研究利用釷的可行性之後，核物理學家愛德華・泰勒等人曾建議重新採用被摒棄 30 年的釷能發電和建造原型核反應爐。印度、中國、挪威、美國、以色列及俄羅斯皆在某種程度上發展液態氟化釷反應爐（LFTR）及熔鹽反應爐。

## 背景

二戰後興建了不少鈾燃料發電站，它們的設計與用作製備核武器的核反應爐相似。美國也曾經在橡樹嶺國家實驗室興建一個釷燃料熔鹽反應爐，於 1965 年至 1969 年運作。在 1968 年，鈽元素的發現者格倫・西奧多・西博格身為美國原子能委員會的主席，向委員會宣佈釷燃炓反應爐已成功通過試驗：

 
但在 1973 年，美國政府突然叫停所有與釷燃料發電有關的實驗，理由為鈾燃料增殖反應爐更有效率，其副產品也可用作製造武器。根據愛德華・泰勒等人的意見，完全停止此計劃是一個錯誤。

在計劃停止以後，很多現今的科學家似乎都不太關注釷燃料發電。周刊化學化工新聞指出很多人（包括科學家）釷的認識不深，因此一個得到核反應技術博士學位的人是有可能不知道釷燃料發電的。核物理學家 Victor J. Stenger 說：

 

## 潛在優點

世界核能協會如此評論釷燃料發電：

 
釷燃料發電有以下潛在優點：

1. 釷的蘊藏量為鈾的 4 倍，與鉛一樣普遍。釷能源聯盟估計若美國的用電量不變，該國的釷蘊藏量足夠供電超過 1000 年。每日電訊報提到，美國在勘探稀有金屬資源時埋掉了大量的釷。挪威和英國也有大量的釷礦。礦藏中絕大部分是可用的釷 - 232，但鈾之中只有 0.7% 是可用的鈾 - 235。釷礦可以供應數千年的電力。
2. 釷是一種較潔淨和較安全的核燃料，它的放射性大大低於鈾。「一塊釷不會比一塊肥皂更危險。」
3. 液態氟化釷反應爐（LFTR）的設計使它成為一個安全的核反應爐。Flibe Energy 創始人之一 Kirk Sorensen 指出：「LFTR 在常壓中運作，因此像福島第一核電廠事故般發生氫氣爆炸是不可能的。它也不會有輻射泄漏。」而反應爐出現異常時核分裂會自動停止，因此也不會有爐心熔毀的情況發生。
4. 利用釷廢料去製造核武幾乎是不可能的。核物理學家 Alvin Radkowsky 說：釷反應爐產生的鈈少於一般反應爐的鈽的 2%，當中又有很多鈽同位素是不適合作核武用途的。
5. 釷反應爐製造更少的核廢料，因此它們無需大量、長時間地加以保存。。中國科學家聲稱有害釷廢料少於鈾廢料 1000 倍。釷廢料在數百年後變得安全，但鈾廢料則要等數萬年。
6. 運作中的釷反應爐除了釷外無需其他燃料，它是自我持續的。釷也是不可分裂物質，因此它可與鈾、鈽等可裂變物質合用作核燃料。
7. 與輕水反應爐比較，LFTR 無需在高壓環境下運作，因此它造價較廉宜、體積亦小 1000 倍。LFTR 使用熔鹽，處理工序較燃料棒簡單和低成本。
8. 歐洲核子研究組織的卡洛・魯比亞估計 1 噸釷產生的電量相等於 200 噸鈾或 3,500,000 噸煤。

 
科學期刊 "Environmental Science & Technology" 指出：

## 潛在缺點

釷燃料發電有以下潛在缺點：

1. 反應爐需要鈽和鈾來引發裂變反應 。
2. 熱中子的增殖較緩慢及需要大規模的核燃料再處理，而再處理的可行性乃是未知之數。
3. 其研究、分析工作需要大量的資金，依賴政府及民間廠商的支持。
4. 不能完全解決核廢料被利用作核武的問題 。
5. 核廢料仍然有輻射存在。

## 近期釷燃料發電研究

已進行或正在進行釷燃料發電研究的國家有英國、美國、巴西、德國、印度、法國、中國、捷克、日本、俄羅斯、加拿大、以色列、荷蘭 。

### 中國

2011 年初，中國宣佈一系列研究釷燃料發電的計劃。江澤民的長子江綿恆曾帶領代表團到橡樹嶺國家實驗室參與一個關於釷燃料發電的不公開演講。世界核能協會指出中國科學院在 2011 年 1 月發佈其科研方案並聲稱中國為對此項目最有貢獻的國家，因此希望擁有全部智慧財產權。

2012 年早期，有報告指出中國使用西方及俄羅斯的零件、400 名勞工及投資 4 億，計劃在 2015 年建好兩座熔鹽反應爐的原型。中國亦與一間加拿大的核能科技公司達成協議，計劃改善 CANDU 反應爐的設計，它將會以釷、鈾為燃料。

### 印度

印度正在開發的反應爐大多是釷燃料發電的，目前有 62 座，目標是在 2025 年啟用。現今印度的電力來源大多都是進口煤和石油，反應爐可令印度由 3% 核能發電升至 25%。2009 年，印度原子能委員會主席指出印度會以其釷資源達致能源獨立為長遠目標。

2012 年 6 月，印度宣佈其第一個商業快中子反應爐已接近完工，印度原子能委員會前主席指出印度已有大量的釷礦，目前的難關為要發展將釷轉化做核燃料的技術。

### 挪威

2012 年後期，一家私人企業 Thor Energy 與政府、Westinghouse Electric Company 公佈他們會在其中一座反應爐進行一個為期 4 年的釷燃料試驗。Thor Energy 首席技術長說：「我們不會經常為能源工業的事務感到興奮，但此計劃實在是一項非常值得興奮的計劃，我們已準備充足。」

### 美國

在 2012 年 1 月有報告指出美國有熔鹽反應爐的計劃。同月又有報告指出她正秘密與中國合作，建造釷燃料熔鹽反應爐。有專家和政治家希望釷燃料發電能成為國家的支柱之一。

希平港原子能發電站的首席設計師 Alvin Radkowsky 在 1997 年發起了一個聯同俄羅斯的計劃，要興建一座釷燃料反應爐，認為是一個創新的突破。而一間以興建釷燃料反應爐為目標的公司──Thorium Power Ltd──早已在 1992 年成立。

### 日本

在 2012 年 6 月，中部電力仍在收復 2011 年熔燬的三座反應爐，它指出釷是未來中部電力營運的濱岡核電廠可能會採用的燃料。

### 以色列

2010 年 5 月，內蓋夫本・古里安大學和布魯克黑文國家實驗室的研究員合作發展可自我持續的釷燃料反應爐。

### 英國

英國也有發展釷燃料發電的呼聲。可是，英國國家核實驗室發表有關釷燃料循環旳報告，指出釷燃料發電的技術不成熟，在現今並無立足之地，評論有關技術是需要大量資金，風險高但回報不明的，它被人過份誇張。英國地球之友則認為釷燃料發電的研究是有用的。

## 已知釷資源

據估計獨居石礦蘊藏量達 1200 萬噸，而礦石中磷酸釷（英語：Thorium phosphate）的含量可高達 12%，平均為 6-7%，為主要的釷來源。

2007 年世界各地的釷資源如下：

## 釷基反應爐類型

根據世界核能協會，有數種反應爐可以設計成以釷為燃料，頭 5 種已踏入發展階段，其後 2 種仍是理論。

1. 重水反應爐
2. 超高溫反應爐
3. 沸水反應爐
4. 壓水反應爐
5. 快中子反應爐
6. 熔鹽反應爐（包括液態氟化釷反應爐）：橡樹嶺國家實驗室建造了一個原型，於 1965-1969 年運作
7. 加速器驅動次臨界反應爐

## 參見

* 第四代反應爐
* 核燃料循環
* 核燃料
* 快中子增殖反應爐（英語：Fast breeder reactor）
* 核電站

## 參考

## 外部連結

* "Energy From Thorium: A Nuclear Waste Burning Liquid Salt Thorium Reactor" （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）, video, 1 hr. 22 min., Kirk Sorensen's presentation at Google's Tech Talk, July 20, 2009
* Uranium Is So Last Century — Enter Thorium, the New Green Nuke （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） Wired Magazine article
* Thorium Energy Alliance （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） - advocacy and educational organisation dedicated to thorium energy
* International Thorium Energy Organisation
* Energy from Thorium （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） - website about LFTR with a blog, ORNL molten salt reactor program reports, research papers repository and discussion forum
* International Thorium Molten-Salt Forum （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）