熔盐核反应堆的工作原理

放射性元素在衰变时会产生热量。核电站从这一过程中获取电力，通常用水来稳定温度。但在停电期间，需要泵流动的水并不能总是防止熔化。熔盐反应堆用熔化的锂和氟化钾来控制热量，它有一个故障安全装置：如果断电，插头会熔化，导致盐渗入安全排水管并在铀周围凝固，防止过热。经过数十年的发展停滞，从中国到丹麦等国家都在建造新的熔盐反应堆。它们的工作原理如下。

1. 反应堆容器

铀漂浮在容器内的熔融氟化盐稳定槽中。随着放射性原子分裂，它们的裂变将容器温度稳定地加热到 1,300 华氏度，这大约是岩浆的温度。

2. 初级热交换器

反应堆容器两侧的管道将热量传输到中间管道，中间管道中充满了清洁的熔盐。这种未受污染的物质可以携带能量，而不会产生任何额外的放射性废物。

3. 冷却盐泵

这些泵将热交换器中的清洁盐从放射性反应堆容器中移出，并移至位于单独建筑物中的蒸汽发生器。这样可以将危险材料限制在一个单独的、隔离的位置。

4.蒸汽发生器

灼热的盐将水加热成蒸汽，蒸汽推动涡轮机旋转产生电力。熔盐反应堆一小时内可产生 50 万千瓦的电力，足以为 45 个美国家庭提供一整年的电力。

5. 排空水箱

受污染的反应堆盐和放射性气体会进入废物处理系统。这些物质的危险性只会持续数百年，而传统反应堆的副产品则会持续数十万年。

本文原刊登于《大众科学》杂志2018年1/2月号Power期刊。