Information

   首先,钍比铀在地球中含量更高,更廉价.现在核能系统-热中子反应堆 以铀-235为燃料,然而铀在自然界中含量仅为3ppm左右,且其中可作为燃料铀-235含量不到铀同位素1%.按照目前估计裂变核能发展趋势, 地球上陆基铀-235储量将与化石能源几乎同时枯竭,人类正在面临核燃料铀-235危机.而地球上钍元素蕴藏量大,钍在地壳中储量几乎同铅一样丰 富,丰度为9.6 ppm,大约是铀3倍,这些钍资源都可以通过科学方法转换成核能源.

   其次,使用钍作为核燃料更安全.钍不能直接使用,它要先通过核反应将其转 化成铀-233再使用,通常天然核燃料和可转化核燃料熔融于同时作为冷却剂高温氟化盐中,在反应堆内部和外部进行循环,使核燃料燃烧更充分,即形成钍铀 核燃料循环,由此而生熔盐堆将成为第四代核电堆,是唯一液态燃料堆.    熔融盐冷却后变成了固态盐,不会与地下水发生作用而造成生态灾害.反应堆可以建在地下,可进一步提高核能安全性.与传统铀反应堆产生核废料中含有大 量易于生产核武器核燃料钚-239相比,钍铀核燃料不适于生产武器级核燃料,只能用于产生核能,可避免核能利用过程中核武器扩散风险.

   最后,钍取代铀进行核能发电产生危险废料也相对较少,仅为铀万分之 一,并且可以在100年内衰退为没有放射性物质.而且对现有核废料也能够再利用,发挥其"第二青春",以实现新一代绿色,和平核利用.目前全世界 430多座核反应堆只提供了人类所需能源2.6%,如果钍核电技术能够大规模推广,从全球范围来看,清洁能源比例有可能从目前3%提高到 40～50%,而我国能源供应在未来一千年内将不成问题.

   所谓巧妇难为无米之炊,核燃料不是地上干柴,捡起来就可以使用,而是蕴藏在矿里.所以,将矿精炼为核燃料过程是一个复杂而艰难历程,凝聚了众多科研人员智慧和心血和锲而不舍创新探索精神.接下来,就来看看这个过程到底有多么不容易.

   钍资源绝大部分以独居石形式存在于自然界中,其中钍含量为1～15%, 其余是含钍铀矿和含钍稀土矿物（如氟碳铈钙矿,氟碳铈镧矿,钛铌钙铈矿和绿层硅铈钛矿）等.由含钍矿石或其他含钍原料制得核纯钍过程就是将钍和稀土元素 及其他伴生杂质进行分离过程,这也是个大费周折过程.矿石分解主要是通过酸法浸取,碱法分解,氯化焙烧和硫酸盐化焙烧等方法,将钍,稀土,铀和其他杂 质分离,再经转化,富集制得钍浓缩物.然后用溶剂萃取法或草酸盐沉淀法进一步精制钍浓缩物,获得纯度在99％以上硝酸钍或草酸钍等产品.硝酸钍或草酸钍 主要用于生产氧化钍或氟化钍,也作为制取金属钍原料.

   1910年独居石硫酸法分解法首先实现工业化.1945年独居石碱法 分解法也用于工业生产.加拿大首先研究了从含钍铀矿石中提取钍化合物方法,并于20世纪50年代后期用于工业生产.中国于1951年用酸法分解独居石精 矿制得钍化合物用于合成石油催化剂；1956年建成碱法分解厂,产品钍浓缩物用于生产煤气灯白炽灯罩.

   分离纯化钍方法有两大类,第一类是选择沉淀及选择溶解法,包括分段中和 法（碱法）,钍化合物选择沉淀法,选择溶解法.此法是基于钍化合物和其他化合物碱性,溶解度之差异而实现分离.而在工业实践中广泛采用则是第二类, 即有机溶剂萃取法.首先让先看一个溶剂萃取例子:向含碘水溶液中加入一些四氯化碳,混合后静置分层,此时绝大部分碘转入到下面四氯化碳层,由于 碘特有颜色,可以很清楚地观察到碘在两相中转移过程.在这个例子中,被萃物碘转入到四氯化碳层是因为它在四氯化碳中溶解度大于它在水中溶解度,这 是个物理变化.但是在多数情况下,被萃取物（如金属离子）要与试剂（即萃取剂）发生化学作用.所以,有机溶剂萃取法基本过程就是在被分离物质水溶液 中,加入与水互不混溶有机溶剂,借助于萃取剂作用（竞争性溶解和分配性质上差异）,使一种或几种组分进入有机相,而另一些组分仍留在水相,从而达到 分离目.该法既可以用于大量元素分离,也适合于微量元素分离和富集.溶剂萃取法源远流长,早在1842年,Peligot首先报道了用乙醚从硝酸介 质中萃取硝酸铀酰.20世纪40年代,溶剂萃取得到了巨大发展.由于原子能工业发展,很多元素分离和纯化问题都被提上日程,其中尤为重要是从矿石 中提取核燃料铀和钍,以及从辐照后铀元件中提取原子弹燃料—钚.在这些提取过程中,溶剂萃取法显示了明显优越性,尤其是在40年代末期,当磷酸三丁 酯（TBP）作为核燃料萃取剂被使用后,溶剂萃取法蓬勃发展起来.由此可见,溶剂萃取法和原子能工业发展密不可分,两者起到了相互促进作用.目前, 核燃料提取主要仍是使用溶剂萃取法进行.在经历了近半个世纪科学探索,溶剂萃取法才应用于分离钍.

   钍本身虽然不能作为核燃料,但与核纯铀一样,232Th也需要满足核纯级 要求,其参考标准为钐（Sm）,铕（Eu）,钆（Gd）,镝（Dy）,铀（U）小于5×10-8,含水量小于0.1％.目前,我国在核纯钍制备方面取得 了长足进展,以包头矿及四川矿生产出纯度大于95％钍作为原料,采用溶剂萃取法,在硝酸溶液中,经萃取,洗涤,反萃得到纯度为大于99.9999% 核纯钍产品,实现了核纯钍制备工艺,提高了钍资源利用率,减少了放射性废渣环境污染.

   面对能源危机,雾霾围城,核能以其绿色,高效,低碳排放和可规模生产突 出优势,成为理想绿色能源.但是,当前核能发展利用过程中也存在着诸多缺陷有待克服,如核燃料供应,核废料处理及核武器扩散等问题,一直困扰着核能发 展."未来先进核能"还只是一个美好开始,距离"更安全,更清洁,更经济"钍反应堆为人类服务还有很长路要走.从过去情况看,每一代核反应堆从实验 室攻关到进入中试阶段,再到核电站商业运作阶段,都会经历二三十年甚至更长时间.让畅想未来钍核能技术蓬勃发展,憧憬钍核能带给扬眉"钍" 气生活吧!

武强县立车发光材料有限公司|光学镀膜|光学玻璃|高纯氟化钙|高纯氟化钡|高纯氟化镁|高效荧光粉|高纯氟化|稀土