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何偉文選(一):反核前先對核融合發電了解一下(何偉)
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馮紀游陸游:緣與輪迴
深思者
亓官先生
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蝶戀花(何偉)

反核前先對核融合發電了解一下(何偉)

2020/01/21 15:28

http://blog.udn.com/H101094880/131578246


反核前先對核融合發電認識一下

一、應該有的核能知識

台灣的核能科技已脫離世界主流,政府的反核政策拋棄了核能科技,同樣的世界先進科技也將遺忘台灣。事實上人類火箭上了太空後會發現只有太陽能及核能可長期使用,而太陽的能量也是來自於核融合(聚變)反應,所以人類怎可拋棄核能?愛因斯坦的相對論告訴我們質量的減少可轉換成能量,在物理上,核分裂或核融合都會放出巨大的能量,核分裂需要特殊的可分裂物質如鈾235同位素,但地球上的鈾礦有限,而核融合的原料可從海水中氫的同位素氘獲得,可以無限供應,但核融合的控制技術很難,所以核能的應用需要循序漸進,一般分為核分裂、快滋生及核融合三步驟,台灣目前的核電廠都是採用核分裂反應,但鈾原料中大部分是不能作分裂反應的鈾238,未充分利用鈾資源,於是用快中子將不能分裂的鈾238轉換成可分裂的鈽239,這就是快滋生反應器,分裂式反應器只能使用二百年,快滋生反應器可延長核電受命逾千年,當然核融合反應器可永續使用。

核聚變是全世界能源發展的前沿方向,反核人士必須了解其來龍去脈,因為這關係著人類文明是否能延續:

(一)   人造太陽

   人造太陽是是以超導磁場約束離子,通過能波加熱,讓等離子氣體達到上億度的高溫,發生核融合(核聚變)的科學裝置,就像太陽一樣,為人類提供源源不斷的能量。

(二)核融合以外的所有的能源都是有限

    世界人口數量已經逾77億,能源的爭奪已成世界各國生存的法則,伴隨地球人口增長及人類經濟發展,能源需求將持續增長。然而,地球化石燃料的儲量有限,尋找未來能源成為當務之急。萬物生長靠太陽,無論是傳統的煤炭、石油、天然氣這樣的化石能源,還是風能、水力及生質能都來自太陽能,而太陽能是來自其內部的核融合反應,人類當然可以模仿太陽產生能量的原理,研發可控制的核融合技術,製造出人造太陽。可控制核融合是目前人類認識到的可以最終解決人類社會能源問題和環境問題、推動人類社會可持續發展的重要途徑之一。

(三)人造太陽的必要性

    從人造太陽的必要性來說,化石能源會有溫室效應、不可再生且有污染,風力不穩定,水力開發已趨極限,核分裂所需鈾礦原料有限。因此,勢必需要尋找一個資源豐富、清潔高效的新能源。而目前,最有可能擔當這一角色的只有可控核聚變能。從可行性來說,核聚變的原料是氫的同位素(氘和氚),在地球上含量豐富。“氘在海水中儲量極大,1公升海水里提取出的氘,在完全聚變反應後,可釋放相當於燃燒300公升汽油的能量;而氚可通過中子與鋰反應生成,在地殼和海水中,鋰都是大量存在的。”,可控核聚變不排放有害氣體,有利環境保護。人造太陽的研製,將為人類永續文明帶來希望,但其技術研發困難,因此需集全球通力合作來解決。

(四)托卡馬克(Tokamak)

    托卡馬克裝置是一種核融合反應器,其概念從 1950 年代開始成形,並由蘇聯科學家命名,為俄語「環形真空磁線圈」的縮寫。正如其名所敘,托卡馬克裝置是一個環狀甜甜圈,在其中極高溫的電漿被磁場約束和加壓,以進行核融合反應。

(四)ITER的產生

     國際熱核聚變實驗堆(ITER)計劃於2006年誕生,ITER裝置是一個能產生大規模核聚變反應的超導托克馬克,由中國、美國、歐盟、俄羅斯、日本、韓國和印度七方參與,包括了全世界主要的核國家,覆蓋的人口接近全球一半,中國在這一計劃中要投入100億人民幣。計劃在法國南部普羅旺斯地區共同建造一個電站規模的聚變反應堆,也是世界上最大的托馬克裝置。ITER是目前全球規模最大、影響最深遠的國際科技合作項目之一,凝聚了國際聚變界多年來的研究成果,以及國際聚變界的技術力量。“該項目也是中國以平等身份參加的最大的國際科技合作項目。其中,中國承擔了大約9%的採購包研發任務。參與計劃科學家的平台、技術和發現是共享的。

(五) 東方超環EAST

     中國製造的核融合反應器「人造太陽」,將於 2020 年啟用。研究人員表示,此設備將能達到攝氏 2 億度,此溫度大約是太陽核心溫度的 12 倍。如此高的溫度能產生核融合反應,並釋放出能量。中國的“人造太陽”裝置東方超環EAST率先實現一億度的超高溫,實現了101.2秒穩態長脈衝高約束等離子體運行,在聚變這個全球競爭的科學頂峰攀登賽中,一直保持著領先。中國等離子體研究所的“人造太陽”裝置實現加熱功率超過10兆瓦、等離子體儲能增加到300千焦耳、等離子體溫度首次達到1億度,為人類開發利用核聚變清潔能源奠定了重要技術基礎。東方超環(EAST)是等離子體研究所自主設計、研製並擁有完全知識產權的磁約束核聚變實驗裝置,是世界上第一個非圓截面全超導托卡馬克,也是中國第四代核聚變實驗裝置,它的科學目標是讓海水中大量存在的氘和氚在高溫條件下,像太陽一樣發生核聚變,為人類提供源源不斷的清潔能源,所以也被稱為“人造太陽”。

 

二、中國大陸的核融合進展

    中核集團宣布兩則消息,第一,新一代可控核聚變研究裝置“中國環流器二號M”,預計於2020年投入運行。第二,國際熱核聚變(核融合)實驗堆(ITER)主機安裝一號合同(TAC1)在北京簽約,前者將為人類製造“人造太陽”提供重要技術支撐,後者將開啟我國為“人造太陽”安裝“心臟”的全新征程。

中國參加ITER計劃10多年來,利用此國際合作平台,在國家有關部委的大力支持下,中國的核聚變研究得到了高質量發展,磁約束核聚變研究從過去的跟跑步入了並跑階段,部分技術達到了國際領先水平。中國的參與,也推動了ITER計劃的快速發展。參加ITER計劃以來,中國積極參與ITER建設,承擔著ITER諸多核心部件研發製造。目前中國承擔的ITER採購包,不管是在研發進度還是在完成質量方面,都處於七方的前列,在國際聚變舞台上,中國有了更大的話語權。去年9月,中核集團牽頭拿下了ITER迄今金額最大的主機總裝1號合同(TAC1)。這個工程安裝的是ITER裝置最重要的核心設備,其重要性相當於核電站的反應堆、人體裡的心臟。這是有史以來中國企業在歐洲市場中標的最大核能工程項目合同,通過國際競標拿到了ITER項目最核心部分的安裝工程,證明中國團隊在世界上是領先的。

(一)中國人造太陽首次實現一億度運轉

中科院等離子體所發布消息,中國人造太陽取得重大突破,實現加熱功率超過10兆瓦,等離子體儲能增加到300千焦耳,等離子體中心電子温度首次達到一億度,為人類開發利用核聚變清潔能源奠定重要技術基礎。

(二)中國成功研製國際熱核聚變實驗堆首個大型超導磁體線圈

    由中國科學院合肥物質科學研究院等離子體物理研究所承擔研製的國際熱核聚變實驗堆(ITER)計劃首個大型超導磁體線圈,極向場6號線圈(PF6線圈)竣工交付,PF6線圈位於ITER實驗堆超導磁體的底部,是必須首個安裝到位的超重要大型線圈大部件,由9個繞製成雙餅結構的線圈本體以及一系列支撐附件組成,總重達400噸,該線圈繞製所採用的鈮鈦超導導體長約13.5公里,線圈主體外徑約11.2米,呈餅式結構,外形類似中國古代的和氏璧。據介紹,PF6線圈是國際上研製成功的重量最大、難度最高的超導磁體,儲能量是我國EAST裝置最大極向場磁體的60倍,它的正常運行將決定是否能夠“點亮”等離子體並維持等離子體的穩態“燃燒”,是決定ITER裝置運行成敗的最重要線圈之一。

三、台灣的能源危機

(一)  非核家園的影響

     台灣的核能發展較南韓早,清華大學核工系所亦培養了一些人才,加上原能會、核研所台電公司的核能科技人材應可在核能工業及能源發展上為國家創立遠景,但在非核家園的陰影下,核能從業人員抬不起頭,一流人才不再往核能發展,清大核工也改名稱,核研所亦流失許多優秀人才,因為失去了方向,台電也只能將現有電廠營運好,不像南韓有成為核能大國的野心。我們的近鄰中國大陸、日本、南韓及印度都有自己的核能政策及願景,台灣的能源若無遠見將與世界主流漸行漸遠。

(二)  核能政策未趕上世界主流

     為了延續人類文明,我們不能放棄任何能源,若不使用核能則石油、天然氣及煤碳很快用完,目前使用的核能是利用鈾分裂反應,目前人類正在研發與太陽發出能量相同原理的核融合反應,若成功則可有取之不盡,用之不竭的能源。目前核能電廠大部分是以熱中子引發鈾-235核分裂產生能量,由於地球上的鈾礦資源有限,核能工業較先進國家進一步研究發展出可以較經濟利用鈾燃料的快中子滋生式反應器,可將熱中子反應器無法利用的鈾-238,利用快中子撞擊轉化為鈽-239,繼續作為核燃料。「滋生」是轉化出來的燃料鈽-239,比消耗掉的鈾-235還要多。核融合反應器是利用較輕的原子核,在極高溫之下融合而放出大量的能量。核融合反應器可利用取之不盡之海水提煉出燃料,且無放射性廢料產生,是最理想能源。故世界核能工業發展的主流為第一步發展核分裂反應器,第二步發展快滋生反應器,第三步發展核融合反應器。

   目前已有不少核能發電廠供應著生活所需的電力,但由於它們採用核分裂的機制,在反應過程中會產生核廢料且鈾燃料本身亦僅能使用200年。和目前所知的所有能源相比,核融合產生的能源是最理想的,不僅燃料充足,又不產生溫室氣體及高放射性核廢料,將可大幅地降低環境污染問題。如果採用核融合機制的核能發電能成功,將為人類提供取之不盡的能源。核融合的燃料(氘和氚)很容易取得;氘可以從海水提煉,每一公升海水中含三十毫克氘。核融合的優點包括:(1)氘氚來源不虞匱乏:據估計,全球海水中有四十五萬億噸氘,可以提供世界一百億年的能源,幾乎是取之不盡、用之不竭。 (2)核融合不會產生任何放射性廢料,沒有廢料難解的技術與政治問題。 (3)只要減少電漿密度或氘氚供給,核融合反應可以隨時終止,其控制性比現行核分裂反應器要容易。因此核融合極有可能成為人類能源的最終解決方案,也是對環境最友善的永續能源。




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有關新型冠狀病毒感染的肺炎疫情幾件事情(何偉)
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虞美人 狂風夜(何偉)

2020/01/30 17:22

http://blog.udn.com/H101094880/131617497

    

有關新型冠狀病毒感染的肺炎疫情幾件事情(何偉)

2020/01/30 16:56

http://blog.udn.com/H101094880/131617449

一、       疫情最新情況


    全世界對中國武漢新型冠狀病毒感染的肺炎疫情變花均十分關心,根據中國大陸國家衛生健康委員會官網資料,截至1月29日24時,中國31個省及直轄市確診病例7711例,現有重症病例1370例,累計死亡病例170例,累計治愈出院病例124例,共有疑似病例12167例。目前累計追踪到密切接觸者88693人,,共有81947人正在接受醫學觀察。香港、澳門及台灣通報確診病例25例。2019年新型冠狀病毒首次發表的報告提及冠狀病毒通常會引起普通的感冒症狀,但先前鑑定出的兩種β-冠狀病毒SARS-CoV和MERS-CoV可能導致嚴重的肺炎和死亡。現在,第三種與嚴重疾病有關的人類冠狀病毒(臨時稱為2019-nCoV)在首次在中國武漢被描述後,正在全球迅速傳播。從2019年12月16日至2020年1月2日在武漢市醫院收治的41例患者的臨床特徵包括年齡中位數為49歲,其中73%為男性,三分之二的人接觸了據認為是爆發這種疾病的海鮮市場。發作時最常見的症狀是發燒(98%),咳嗽(76%)和肌痛或疲勞(44%)。症狀發作後中位數為8天,百分之五十五發生呼吸困難。2019-nCoV疫情正在迅速發展,顯然2019-nCoV可能在人與人之間傳播,並且擔心某些感染者可能無症狀,如果他們會傳播病毒則可能導致更廣泛的傳播。


     冠狀病毒是屬于冠狀病毒科,廣泛分佈於人和其他哺乳動物中。儘管大多數人類冠狀病毒感染是輕度的,但嚴重的急性呼吸綜合徵冠狀病毒(SARS-CoV)及中東呼吸綜合徵冠狀病毒(MERS-CoV), 在過去的20年中,已累計造成10,000多例病例,SARS-CoV的死亡率為10%,MERS-CoV的死亡率為37%。 已經鑑定出的冠狀病毒可能只是冰山一角,可能還會發現更多新穎和嚴重的人畜共患病事件。中國湖北武漢出現的不明肺炎病例,臨床表現非常類似於病毒性肺炎。從下呼吸道樣品進行的深度測序分析顯示出一種新型冠狀病毒,其被命名為2019年新型冠狀病毒(2019-nCoV)。

 

二、       世界衛生組織WHO的建議

     冠狀病毒是呼吸道病毒的一大家族,可引起從普通感冒到中東呼吸綜合徵(MERS)和嚴重急性呼吸道綜合徵(SARS)的疾病。如果出現旅行前,旅行中或旅行後出現急性呼吸道疾病的症狀,建議旅客尋求醫療救護,公共衛生當局應通過衛生從業人員,旅行衛生診所,旅行社,運輸公司和入境口岸向旅客提供信息,以減少急性呼吸道感染的一般風險。世衛組織網站上發布了對一般公眾的標準建議,以減少接觸和傳播多種疾病,當前的暴發源於武漢市,武漢市是國內和國際的主要交通樞紐。鑑於人口的大量流動以及觀察到的人與人之間的傳播,新確診病例可能繼續在其他地區和國家出現。根據目前有關新型冠狀病毒的信息,世衛組織建議應採取措施限制該疾病出口或進口的風險,而不必對國際販運進行不必要的限制。

   在正在傳播新型冠狀病毒2019-nCoV的國家或地區進行國際機場和港口出口檢查,目的是及早發現有症狀的旅行者,以進行進一步的評估和治療,從而防止疾病的傳播。同時盡量減少對國際流量的干擾;出港檢查包括檢查體徵和症狀(發燒超過38度,咳嗽),採訪呼吸道感染症狀的乘客離開受影響地區的潛在高風險接觸者或推測的動物來源,指導有症狀的旅行者進一步檢查體格檢查,然後進行2019-nCoV測試,並將確診的病例隔離和治療;鼓勵視需要在國內機場,火車站和長途汽車站進行檢查;接觸確診病例或直接接觸潛在感染源的旅行者應接受醫學觀察。高風險接觸者應在潛伏期(最多14天)內避免旅行,過去爆發的證據表明,入境篩查的有效性不確定,但可以通過向受影響國家/地區的旅行者提供信息以降低急性呼吸道感染的總體風險,並在可能的情況下儘早就醫。

 

三、       口罩風波

 

    口罩是防範感染冠狀病毒肺炎的一種設備,在國際社會上本來就應互相幫忙,中國大陸發生疫情後,日本韓國及其他國家都有援助,連中美貿易戰元凶川普都放下仇視中國心態說要援助中國,但行政院長蘇貞昌卻說禁止台灣口罩出口,這不但不合情理且傷害大陸同胞的感情,即使台灣自己不夠用也不必公開說禁止出口,可以說一些願援助的漂亮外交辭令,如此對待對岸同胞,難道不怕對岸反擊媽?彰化一家生產口罩的工廠,甫開工生產,就有民眾漏夜排隊,全是為了搶購口罩,蘇貞昌的一句禁止台灣口罩出口禁令造成口罩缺貨的氛圍。有智慧的政府應向民眾宣示,口罩供應無虞 ,無須限制東、限制西的。事實上據網路統計,2019年台灣“一般口罩”進口總量約4.3億片,其中3.98億片是由大陸供應商提供,佔比高達92%。“一般口罩”的出口總量約1.7億片,其中最大的出口國是日本,佔台灣地區年度出口比例的69.41%,對於防護性更強的“N95口罩”,2019年台灣地區進口總量為421萬片,其中186萬片來自大陸、佔比超過四成,出口總量則為1285萬片,以出口到英國和新加坡為主,銷往大陸的總量不到出口總量的1% 。中央社報導,在口罩方面,大陸產能高於台灣地區,生產成本也比台灣更低,近6年進口總量約在3億至4億片,穩居台灣進口的90%以上,足見台灣在口罩上對大陸的依賴。口罩在東亞引發民眾搶貨,包括日本、南韓等地,口罩都被搶光,但日前南韓總統文在寅宣布捐200萬個口罩援助中國, 文在寅的此番作為其實很有智慧,不但得到人溺己溺的好名聲,且擄獲全世界最大市場人民的好感,還怕日後不賺得盆滿缽滿嗎?

 

四、防控重大疫情可用大數據

    根據中國科技與戰略風雲學會研究陳京的文章,大數據可以有效分析武漢人的行踪,為疫情監控提供幫助。在新科技越來越發達的時代,我們完全可以用好這個工具。例如,從某軟件統計的航空信息可以看出,自2019年底疫情初起到今年1月20日疫情升級,從武漢天河機場到北京的人數最多,到廣州的其次,若通過大數據研究,可找出很多11月去過武漢海鮮市場的人,也有人認為,通過移動支付的交易大數據,也可挖掘出有價值的信息。今日智能手機普及,各類APP日益深入到日常生活中。人們的活動在電子世界產生了印跡,大數據追踪從技術上確實是可能。如果掌握大數據可對疫情進行提醒,在疫情緊急的情況下,也許大數據能發揮關鍵作用,可迅速為形成決策提供依據。



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處理高放射性核廢料的利器---啟明星系列反應堆(何偉)
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夜深靜(何偉)

處理高放射性核廢料的利器---啟明星系列反應堆(何偉)

2020/01/28 21:12

http://blog.udn.com/H101094880/131611448

 一、核廢料處裡科技

    目前政府執行廢核政策,其最大的理由就是核廢料無法處裡,其實國外核廢料處理研究已獲巨大進展,對岸中國大陸的啟明星系列反應堆就是很好的例子。高放射性廢棄物的處理關係著核能發電是否可持續發展,必須儘早展開研究工作,為了實現核電的持續發展,必須將高毒性次錒系(MA)元素和長半化期分裂產物徹底轉化,以期在充分利用核分裂能量的同時,實現核廢料最少量及毒性最少化。使用加速器驅變技術(ADTT)設計可將高放射性且長壽命廢料轉化為短半化期或根本無放射性的廢料。這些方案是利用高強度質子直線加速器(約1GeV能量,100mA電流)的質子束轟擊周圍有可分裂物質的液態鉛靶,產生的中子經緩速、倍增後,與經適當處理的循環流動的核燃料及分裂產物作用。ADTT方案可用釷發電,同時燃燒核廢料,若設計成次臨界狀態,則因加速器可以瞬間停止,故整個裝置比較安全可靠。它發出的電能約有20%供加速器運行,而其餘的80%則可併入系統使用。

   “啟明星Ⅱ號”是世界首座專門針對加速器驅動次臨界系統(ADS)系統中子物理特性研究的“雙堆芯”臨界裝置,創新性地採用水堆和鉛堆“雙堆芯”結構,其中鉛基堆芯中子物理特性最接近於ADS工程應用系統。ADS系統可大幅降低核廢料的放射性危害,實現核廢料的最少化處置,同時還能用於發電,提高核資源的利用率,被國際公認為核廢料處理的最有效手段。而中國是世界上第一個開展ADS嬗變系統大工程項目研製的國家,這一系統對於核電發展具有極為重大的意義。ADS系統有兩個突出的特點:首先是優良的系統安全性,其次是強大的嬗變能力。嬗變和衰變及裂變名詞同時出現,是指一種核種受到基本粒子的轟擊,產生成另一種穩定的核種,現代科學家追求的“嬗變”,是使長壽命、強放射性的超鈾元素和分裂產物,即Np,Am,Cm等接受高能粒子轟擊後生成穩定無放射性的核種,同時又可利用嬗變產生的能量發電。 

二、加速器驅動次臨界系統(ADS)

    目前核電是使用核分裂變產生的核能,一般反應堆依靠自己裂變產生的中子臨界運行,次臨界系統就是不到臨界狀態運行,一次裂變產生的有效下一代中子數少於1,裂變反應無法持續,因此需要一個中子源提供第一代中子。加速器產生的高能質子打到重的原子核上,能把核內的很多中子打出來。這些中子能量高,誘發裂變能力強。這就是加速器驅動次臨界系統的概念。ADS的優點,第一是次臨界,第二是中子能量高,比快堆裡的中子還快。快堆能做的事情它都能做,而且做得更好,比如燃燒超鈾元素核廢料及增殖可分裂物質。缺點是技術複雜,發電需要的加速器還做不出來。 

     嬗變是導致原子核發生變化的核反應,實用上特指將長壽命高放射性核廢料(超鈾元素)裂變掉,變成短壽命放射性元素的反應。ADS中的高能中子能夠使超鈾元素裂變。因此,嬗變超鈾元素是ADS的主要用途之一。自從上世紀90年代以來,各國都產生了興趣,但美國政府評估之後,並沒有啟動任何專門的ADS計劃,只有歐洲的比利時和中國有專門的ADS項目,由於ADS投資巨大,而且是難以操作維護的強放射性裝置,與傳統臨界堆不同,ADS的中子倍增係數k一般取0.92~0.98之間,要維持反應堆功率,須靠加速器產生中子,ADS中的一迴路冷卻劑直接受到能量高達GeV的質子和中子的轟擊,本來不容易活化的元素也會活化,因此,一迴路冷卻劑的放射性將與乏燃料可以比擬,遠遠大於普通熱堆或者快堆。一迴路難以設計,防護,和維護,二迴路也容易活化,或受到放射性污染,因而整個系統極難維護。因為極高能質子和中子的存在,ADS第一級及次級核反應種類繁多,生成物複雜,涉及的元素數目巨大。一般核反應堆需要考慮的元素數目大約是百的量級,而ADS中是千的量級。這給理論分析、模擬計算、實驗測量都帶來了極大的挑戰。 

三、中國首座鉛鉍零功率反應堆首次臨界

    2019年10月9日,中國首座鉛鉍合金零功率反應堆——啟明星Ⅲ號,在中核集團中國原子能科學研究院實現首次臨界,這標誌著中國在鉛鉍快堆領域的研發進入工程化階段。啟明星系列零功率裝置,是中核集團為開發先進反應堆工程技術而自主設計的反應堆物理實驗平台,2005年7月,在原子能院建立了首座快熱耦合ADS次臨界反應堆啟明星I號,2016年12月,啟明星II號雙堆芯零功率裝置實現臨界, 2019年10月9日啟明星III號實現臨界。反應堆分類形式多種多樣,按中子能譜分類,可分為熱中子堆、中能中子堆和快中子堆;按冷卻劑類型分類,可分為氣冷快堆、鈉冷快堆和鉛/鉛鉍冷卻快堆。零功率裝置是運行功率極低(最高不超過100瓦)的反應堆,以此獲取的零功率實驗數據及反應堆測量技術等的準確性和可靠性進行研究。啟明星Ⅲ號可設計為百萬千萬級大電廠、兆瓦級小型模塊化核電源或車載。

    鈉冷快堆採用鈉作為冷卻劑的優點是熱導率和比熱容高,中子吸收截面低,不易活化,與結構材料的化學相容性好。鉍快堆採用低熔點、高沸點的鉛鉍共晶合金作為冷卻劑,相比於氣冷快堆、鈉冷快堆,鉛鉍快堆由於中子經濟性好,嬗變率高,功率密度高,傳熱性能強,熱點轉換效率高,具有更好的安全性,可滿足特殊應用需求。國際上關於鉛冷快堆的研究工作才剛開展,目前俄羅斯、美國、歐盟等國家技術較為成熟。2018年,中核集團開啟了新一輪鉛鉍堆技術問題研究,包括結構材料在高溫高流速的鉛鉍合金中的腐蝕沖刷性能以及質量遷移效應等腐蝕機制。如果鉛鉍堆成功小型化後,未來將圍繞海島建設、一帶一路倡議以及2025中國製造等國家層面發展需求,在前期研究成果的基礎上,全面進入示範型號建設階段。

 

 

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電動汽車才是台灣應發展的前瞻工業(何偉)
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獨酌(何偉)

2020/01/24 01:55

http://blog.udn.com/H101094880/131598054

可改善空污並減少石油依賴的電動汽車才是台灣應發展的前瞻工業(何偉)

2020/01/24 01:46

http://blog.udn.com/H101094880/131598023

 可改善空污並減少石油依賴的電動汽車才是台灣應發展的前瞻工業

 

一、       電動汽車改變石油戰略 

              台灣目前空氣污染嚴重亟待徹底解決,事實上交通車輛排出的廢氣也是很重要的污染源。另外,台灣無自產能源,石油均依賴進口,石油是戰略能源,關係到一個國家的生死存亡,而台灣作為無石油資源國,在經濟發展中,石油是一個巨大的軟肋,交通全面電動化是解決空污及石油風險的方法。輕軌建設其實不是前瞻性政策,對岸中國大陸正在建立強大的電動汽車工業,爭取全世界市場才是前瞻性政策。作為現今綠能車的兩大種類,究竟電動車(EV)與氫氣車(FCV)各自有什麼特點?未來汽車產業的新主流為何?嚴格說來,這兩種車最終還是使用「電」做為驅動車輛,電動車是由電池供應電能讓車輛前進,電動車被視為「綠能」的主因在於電動機轉換成動能的效率平均高達 80% 以上而市售汽車的內燃機約不到 20%,氫氣車使用氫燃料電池透過氫與氧的化學反應產生電能與水,再以電能驅動車輛。由於最終車輛本身只會排放水,而非會造成溫室效應的二氧化碳,也被認為是綠能車的另一個主流選項。而這兩者最大差異就是「充電」時間,電動車充滿約要 5 小時,而氫氣車 是「補充氫氣」,只要 3-5 分鐘跟加油差不多。汽車工業是非常重要的基礎工業,台灣本土汽車業者發展正面臨艱巨的挑戰。隨著國車市占率持續下滑,台灣車輛工業產值也跟隨走低。 

                美國已成為最大產油國,未來也可能成為石油最大出口國,其頁岩油開採成本已經降到40美元/桶,對比中東財政平衡的70美元/桶,已佔據絕對優勢。在油價不停的漲漲跌跌的過程中,美國會不斷擴大市場份額搶得世界石油分配權和定價權。石油將成為未來美國的重要戰略武器,交通行業是最喝油的行業,飛機、輪船、火車、汽車都是燒油的,不論民用還是軍用。中國大陸明確地選擇了電動化作為突破口,一方面可以減輕對石油的依賴,一方面通過大量的前期投入和政策引導,形成拉動經濟發展的新興產業,實現技術和產業的彎道超車。中國大陸的高鐵產業及電動車產業有效地降低空氣污染及石油需求。全世界對新能源汽車技術最積極的是中日歐,都是石油進口國。而中國在氫能源、鋰電池和石墨烯等諸多新能源技術中選擇了鋰電池作為主要技術方向,選擇了鋰電池之後,鋰電池技術必將成為全球新能源汽車的主流技術。另一個中國的交通技術方向是將核電小型化,可能所有大型船舶都將變成核動力。只要對石油的依賴有了一個妥善的解決辦法,石油就將成為一種普通商品,不再是戰略資源。

二、       發展電動車核心科技才是前瞻 

    振興國車市電動車勢必是要角。國車即將迎來從傳統燃油車轉向電動車的新挑戰,政府已訂出2040年汽車業全面電動化的政策目標,但實施細節諸多問題,台灣電動車業發展雖速度雖慢,但潛力無窮,除了已擁有多家世界級的電動車零組件廠商,加上電動車需要充電站等後勤建置配套,國業者有實力也有機會和國外廠商一搏。發展電動車不僅有助業發展,也能改善空氣污染問題,政府必須儘速推動電動車業發展。電動車必須累積電動汽車四大核心部件:底盤、電池、電機、電池控制系統關鍵核心技術,真正的挑戰在於如何掌握電池控制系統以及車輛底盤設計,而這涉及到造車的核心--車身安全。如何少走彎路,利用手上有限的資源完成前述領域的核心技術累積、同時建立起生產線,這將是台灣電動車製造商必須嚴肅面對的課題。

    中國的鋰電池行業正變成世界最強,正在出現超大型的鋰電池工廠大都集中在中國。雖然超大型鋰電池工廠始於美國特斯拉,但是中國的鋰電池生產巨頭如比亞迪,新能源(ATL)和力神新建工廠的70%都位於中國。中國鋰電池產能在2020年將佔全世界的62%,對電動汽車需求增加,政府加強了對節能燈要求以及其他因素都促進了鋰電池市場的發展。 "全球市場正經歷快速的變化,有較小電池的車輛正向大電動車轉變"。投資鋰電池以及同主要技術公司合作建造新型的電動車輛對於中國十分重要,能夠讓中國保持領先地位。在過去車展中,象徵未來發展方向的電動車始終是鎂光燈的焦點,伴隨著中國電動車銷量躍昇至全球第一,中國自主主品牌近年也開始研發節能動力,汽車是最大的二氧化碳排放源,隨著溫室效應的威脅日漸上昇,開發國家對於大幅降低二氧化碳排放的壓力愈來愈大。在節能減碳的大前提下,「電池動力」似乎成為新能源汽車的主流,由於產品線逐漸擴大,近兩年來美國Tesla的銷量與全球排名都快速上昇,已成為電動車的代表品牌。經過了近五年的大力扶持之後,中國已成為全球電動車市場不可或缺的要角!2016年電動車有機會達到70萬部,中國在電動車市場的影響力也反映在2016年北京車展上,眾多參展的國際與中國自主品牌廠商一致推出各自的新能源車型亮相,其中不少車型更是全球首次發表。中國在電動車市場的影響力反映在今年北京車展上,眾多參展的國際與中國自主品牌廠商一致推出各自的新能源車型亮相,其中不少車型更是全球首次發表。 

三、       電動車的挑戰與未來 

             儘管德國政府信心滿滿,但要達到2020年前100萬輛電動汽車上路的既定目標,可能性微乎其微。截至到2015年,德國政府預計將有20萬輛電動車上路,可實際數字卻只有不到3萬輛。此外,持續低迷的石油價格和不斷攀升的電價令電動汽車的推廣雪上加霜。當前電動車面臨4個最主要的挑戰是:昂貴的使用成本、有限的續航里程、充電基礎設施的匱乏和人們對於電動汽車的接受程度。電池組的費用占到了一輛電動汽車總車價的80%,隨著技術的不斷發展和電池供應商產能的增加,電池的總體價格還是會明顯下降。據奔馳研究,高性能儲能裝置可謂一舉兩得,即解決了廢舊電池組的回收,也同時讓電廠在用電低谷期的電能不再白白流失。

               總的來看,電動車的整體成本會在未來繼續下降,讓其面對傳統汽車的競爭力大幅上升,但電動車無法像傳統汽車一樣駕車遠行,近幾年,感應充電技術的發展也同樣不可小視,這種新技術可以讓電動汽車摒棄沉重的充電線纜,汽車將通過無線技術進行充電。一家名為Qualcomm的公司目前已經推出了一個充電功率為7.2千瓦的無線充電器,不久還將推出22千瓦的新型號,安裝這種充電器後,汽車將從車庫牆壁上的充電板上獲取電能。

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陸游2號:不二的估價
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亓官先生
陸游2號:不二的估價

 如夢令(何偉)2020/01/22 18:31

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福建霞浦快中子堆是中國能源突破(何偉)

2020/01/22 17:57

http://blog.udn.com/H101094880/131587919

 

霞浦示範快中子堆是中國能源突破

一、浦示範快中子反應堆建設中 

當台灣在盲目的廢核時,中國大陸卻在興建第四代快中子反應堆並研究核融合,期間隱藏的歷史意義一言難盡。目前世界上有四百多座核電機組,使用的鈾燃料是否足夠長久使用成為一個問題,目前急需解決的難題就是鈾礦資源的日益枯竭缺失。調查顯示,全球80%易開採的低成本鈾資源將會在2030年左右被消耗殆盡,而到那時,正是中國核電事業發展的鼎盛時期,核電站可能會出現無米下鍋的尷尬局面。快中子反應堆(FNR)可解決鈾燃料不足問題,被視為中國未來的主要反應堆,中國於1964年開始研究快中子反應堆。北京附近的65 MWt快中子反應堆-中國實驗快堆(CEFR)於2010年7月達到臨界狀態,並於一年後並網。在此基礎上,中國原子能科學研究院開發了600 MWe的快堆設計-CFR-600。霞浦反應堆-於2017年12月開始建設-將證明鈉冷卻池式快堆設計。這將具有1500 MW火力輸出和600 MW電力的輸出。該反應堆將使用燃耗為100 GWd / t的混合氧化物(MOX)燃料,並具有兩個冷卻劑迴路,可在480°C產生蒸汽。以後的燃料將是燃耗為100-120 GWd / t的金屬。該反應堆將具有主動和被動關閉系統以及被動衰減排熱功能。商業規模的裝置CFR1000將具有1000-1200 MWe的容量。根據2020年的決定,建造工作可能於2028年12月開始,約2034年開始運營。該設計將使用金屬燃料和120-150 GWd / t燃耗。   

    中核集團的福建霞浦示範快堆工程土建工程於2017年開工,計劃於2023年建成發電。如果一切順利,霞浦示範快堆項目將成為中國首個快堆核電示範項目。中國的核能發展戰略“三步走”分為熱中子反應堆、快中子增殖堆、受控核聚變堆三個階段。霞浦示範快堆項目作為國家批准的重大專項,是中國核能“三步走”發展戰略的第二步,對於推進核燃料閉式循環、促進我國核能可持續發展和地方經濟建設具有重要意義。近幾年,有關部門和專家針對中國快堆工程技術發展提出了分三步走的戰略:第一步,2011年建成中國實驗快堆;第二步,2022年建成中國示範快堆;第三步,2025年左右,快堆實現商用推廣,目前進度比計劃稍慢。中國“快堆之父”的中國工程院院士徐銤估計,中國有望在2028年就能推廣示範快堆約5到6座。本世紀30年代就能建成高增殖快堆,如120萬千瓦級電功率,每隔6.2年,高增殖快堆可能實現快堆的核燃料翻一番,燃料增殖,高增殖就能促成快堆的更快的發展,大量替代排放二氧化碳的燃煤電站。    

    2020年1月18日,霞浦示範快堆工程1號機組鋼拱頂徐徐離開地面,較計劃提前13天完成節點目標,標誌著1號機組從土建階段進入安裝階段 。中國是世界上第8個擁有快堆技術的國家。回顧歷史,2011年7月中國實驗快堆成功並網發電,2014年10月,示範快堆工程項目總體規劃方案獲得國家批准,2015年7月31日,該工程正式施工啟動。霞浦核電站位於中國福建省寧德市霞浦縣長春鎮長表島,包括1台600MW鈉冷快堆中國示範快堆CFR-600機組,業主為中核霞浦核電有限公司,1台600MW級高溫氣冷堆行波反應爐(TWR)的快堆核反應爐機組、4台1000MW級壓水堆機組。業主為華能霞浦核電有限公司。 

二、快堆的優缺點 

    無論沸水式或壓水式的輕水熱中子堆,都有一個難解的問題,就是核燃料利用率低。輕水熱中子堆以鈾礦資源中鈾235為分裂反應燃料,但鈾礦資源中]的可分裂鈾235只佔0.7%,其餘99.3%都是不可分裂的鈾238。鈾238因不易發生分裂反應故不能用作燃料,只能在發電過程中成為核廢料。以發電100萬千瓦的輕水堆為例,每天使用的鈾235只有約3公斤,但浪費的鈾238卻超過450公斤。更為嚴重的是,核電廠含鈾238的核廢料大量堆積造成廢料處理問題。如何讓作為核電站廢棄物的鈾238,成為鈾235一樣的發電燃料,一直是核電的主攻方向。於是便產生了快中子反應堆。快中子反應堆利用鈾235裂變所產生的快中子,讓 鈾 238變成可分裂的鈽239,然後用鈽239作燃料。這樣,鈽239在裂變產生能量的同時,又不斷地將鈾238變成鈽239。所以這種反應堆被稱為 「快速增殖堆」,簡稱 「快堆」。據估算,若核電快中子反應堆被廣泛應用,則鈾礦資源的利用率可從1%提高到60%以上。更為重要的是,鈾238大量廢棄堆積的難題得以破解,可實現放射性廢物的最小化。

     快堆,第四代先進核能係統的首選堆型,代表了第四代核能係統的發展方向,其可使鈾資源利用率提高至60%以上,也可使核廢料產生量得到最大程度的降低,實現放射性廢物最小化。快堆的突出特點是增殖能力強,從而提高鈾資源利用率。但存在兩個問題,第一,廢料的嬗變能力相對弱,堆型設計上就是用作增殖,不是處理核廢料。第二,快堆的核燃料製備是精細化的過程,需要把雜質去掉,使用的MOX燃料是基於法國的閉式循環,成本太高。據了解,因為MOX燃料製備以及進口困難,所以在實驗快堆中不得不暫時使用高富集度的二氧化鈾為燃料。 而為了實現核燃料增殖,還需要在示範快堆中進一步研製MOX燃料。 快堆所使用的MOX燃料是二氧化鈾和二氧化钚的混合氧化物,李寧指出,該製備工藝,至少在工業化層面上中國還沒有掌握,“相關設備還在研製過程中,未具備自主規模化製備燃料的能力,中間有很多關鍵設備、設計方面還沒有完全自主化掌握,所以商業化運用還有相當長的距離。” 

三、TVEL為中國的快中子反應堆供應燃料 

    俄羅斯衛星網報導,俄羅斯總統普京訪華時簽署了一系列核能領域合作協議,包括援助中國建造快中子示範反應堆CFR-600,中俄合作的重要性還在於俄羅斯願同中國分享未來核能技術。以前俄羅斯在建設中國實驗快堆(CEFR)方面提供過援助並參與建設工作。新反應堆CFR-600將由中國人自行設計,俄方提供幫助。快中子反應堆建設技術對核能未來具有重大意義。與熱中子反應堆相比,它們能保證高水平的鈽生產能力用來滋生新的核燃料,快中子反應堆還比熱中子反應堆更安全。俄羅斯是世界快中子反應堆技術領先者,數十年來一直在利用這種反應堆的商業樣品。此外,根據俄羅斯衛星網的說法,俄羅斯還將向中國提供用於太空的同位素熱源產生器。這種設備為研究宇宙的設備所必需,因為這些設備並不總能利用太陽能。這些熱源可用在研究月球的中國自動空間站上。 

   TVEL是俄羅斯國家核公司Rosatom的核燃料製造商子公司,而CNLY是中國國家核公司(CNNC)的一部分,TVEL和CNLY簽署了為中國福建省霞浦縣正在建設的CFR-600鈉冷池式快中子核反應堆提供核燃料的合同。涵蓋了核燃料的初始裝載及在反應堆運行的前七年內的加鈾燃料供應,TVEL總裁表示,除了Rosatom在用於商業快中子反應堆的鈾基燃料製造方面的經驗外,去年還開始批量生產用於俄羅斯BN-800快堆的鈾和-混合氧化物(MOX)燃料,在中國的投資還包括為中國實驗快堆CEFR提供鈾基燃料的合同,並且已經開始交付燃料。霞浦快堆是一個示範項目,俄羅斯工程師將根據中國設計製造一種新型核燃料。     CFR-600燃料供應合同是俄中政府間關於在中國共同建造和運行示範快堆的政府間協議的一部分,該合同已簽訂。 TVEL說,這是“未來幾十年”核工業雙邊合作大規模計劃的一部分。



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