Thorium can Power the Planet …. Maybe

1829 年，當瑞典化學家 Jöns Jakob Berzelius 以北歐雷電之神命名他發現的金屬元素時，他肯定沒有意識到它具有釋放巨大力量的潛力。然而如今，人們對釷的興趣與日俱增，它可能被證明是新一代核反應器的關鍵。

如果是這樣，它可以減少我們對化石燃料的依賴，大大有助於限制全球暖化，並減少空氣污染。這兩個好處對香港來說可能意義重大，香港是亞洲最容易受到氣候變遷影響的城市之一，而且經常被霧霾籠罩。

「我聽說，釷在反應爐中會更安全，而且用釷製造炸彈幾乎是不可能的，」前聯合國武器檢查員兼國際原子能機構總幹事漢斯·布利克斯博士告訴英國廣播公司。 “當世界尋找未來的能源供應時，這些都是非常重要的因素。”

儘管釷具有放射性，但其天然同位素穩定，半衰期為 140 億年。這意味著，如果你今天有一公斤，那麼雖然其中一些會「衰變」成其他元素加能量，但140億年後仍然會剩下半公斤。因此釷本身不能用作核燃料。

但是，在釷原子中加入一個中子，它就會發生嬗變，主要變成不穩定的釷同位素，迅速衰變成鏜，鐓又衰變成鈾同位素 U-233。這種同位素是「可裂變的」——能夠維持核鍊式反應，其中原子核吸收中子、衰變並釋放出足夠的中子來維持該過程並攜帶額外的能量。

讀到這裡，您可能會想：「太好了—讓我們開始吧！我們可以解決世界能源問題，穩定氣候，並繼續消除貧困和找到治療癌症的方法。”但仍有一些挑戰需要克服，目前還沒有人知道這些挑戰是否是無法克服的。

問題包括涉及可用於核彈的同位素的過程，例如轉化釷和啟動反應器所需的鈽或濃縮鈾。此外，還會有危險的放射性產品，需要安全儲存可能數萬年。目前尚未就管理該過程的最佳技術達成一致，該技術不會產生放射性和化學反應物質以及熱量，從而不會損壞安全殼。成本可能令人望而卻步。

然而，由於釷的儲量與鉛差不多，加上用釷反應器製造核彈存在嚴重困難——部分原因是釷將包含危險且易於檢測的U232鈾同位素，因此世界各地正在進行多個項目，涉及理論和技術和實際工作。

印度的目標是建造釷基反應器，傾向於類似於典型核電廠的設計，使用固體燃料加重水——其中含有氘而不是氫原子。挪威的一個計畫率先在輕水反應器中使用釷。

但圍繞釷的主要興奮點集中在使用氟化釷和其他化學品的鹽混合物的可能性，這些混合物在操作過程中可能會融化。與利用水的反應器相比，其優點包括效率更高，因為溫度可能在 800°C 左右，並且在接近大氣壓力的情況下運行。如果任何熔鹽洩漏，它將流入儲罐，以防止爆炸等危急事件。

熔鹽反應器的開創性工作是在美國橡樹嶺國家實驗室進行的。實驗沒有像設想的工作反應器那樣包含釷，而是使用鈾同位素進行實驗。儘管出現了一些問題，但五年的試驗取得了成功，實現了所有目標。

實驗室主任阿爾文·溫伯格（Alvin Weinberg）在其碩士論文中研究了二氧化碳的吸收光譜，他警告化石燃料燃燒會導致氣候變化，並相信核能可以找到解決方案，特別是使用釷。他還擔心安全，這顯然導致他被解僱。六年後，賓州三哩島發生了部分熔毀。由於尼克森政府想要能夠生產鈽來製造炸彈的核反應堆，人們的注意力從釷反應器和熔鹽反應器轉移了。

這些反應爐鮮為人知，釷就像一種被遺忘的燃料，直到最近才重新引起人們的興趣。這在一定程度上受到了溫伯格基金會的推動，該基金會成立於 2011 年，「致力於提高以釷為燃料的更清潔、更安全的核技術的意識、研究和商業化」。

上個月，該基金會報告稱，一項基於桌面和電腦的中試規模熔鹽反應器可行性研究已獲得英國政府戰略創新機構技術戰略委員會的資助。由 Bill Gates 領導的核子公司 TerraPower 正在探索釷燃料和熔鹽反應堆，作為其目前首選的快堆的潛在替代品。

但別介意在電腦研究等方面猶豫不決，中國正在迅速採取行動，實施一項密集計劃，製造釷動力熔鹽反應器。據報道，這項倡議是由前國家主席江澤民之子、時任中國科學院副院長江綿恆發起的[[“副”合適嗎？！ – 維基百科稱，「據報道，他被剝奪了職位，並被指控在股票投標醜聞中行賄和貪污，以及公共資金的不當分配」]]，在2010 年7 月/8 月的《美國科學家》雜誌上閱讀了一篇支持此類反應器的文章。他率團前往橡樹嶺國家實驗室學習經驗，隔年中科院宣布啟動一項為期5年的US$3.5億釷MSR項目，涉及400人。

今年三月， 南華早報 報道稱，在「向污染宣戰」的推動下，上海專案團隊實現此目標的時間從25年縮短到10年。據說美國能源部——尤其是其橡樹嶺實驗室——正在該項目上“悄悄合作”，我們只能猜測一些科學家可能會感到沮喪，因為之前的工作被一個被慾望蒙蔽了雙眼的政府放棄了。製造炸彈。

我看到中國項目被描述為類似於核“登月”。這確實是一個雄心勃勃的計劃，但也可能失敗。然而，我們需要一些具有紀念意義的東西來避免災難性的氣候變化，而釷可能會幫助我們實現阿爾文·溫伯格的「第二個核時代」願景。如果是這樣——如果！ – 我們香港可能仍會經歷穩定的氣候，並且悄悄地說，全年沒有霧霾的天空。