釷激光（thorium laser）核反應堆有怎樣的應用前景？

01-28

為什麼釷激光核反應堆能夠實現設計輕量化？
來源：Home

個人淺見，釷激光核反應目前純屬炒作概念，其可行性遠低於其他釷基反應堆提案。（本人做加速器的，非核反應堆專業；錯誤之處懇請專業人士指正）

首先，釷（Th232）是怎麼發生裂變反應的？見下圖[1]

Th232吸收一個中子變成Th233，beta衰變成Pa233（鏷，半衰期22分鐘），再一次beta衰變成U233（鈾，半衰期27天），最後U233吸收中子發生裂變。所以，釷232想用作核裂變的原料，原理上就必需要轉化成U233，而這個過程需要足夠多的中子產額。

怎麼保持足夠的中子產額？要麼系統到達臨界狀態，中子自給自足，就像現在成熟運行中的壓水堆之類的核電站或是開發中的氣冷堆熔鹽堆那樣；要麼就是讓反應堆處在亞臨界狀態，然後用外部中子源維持反應，比如用加速器加速質子打靶產生中子，或者如題目問的（個人判斷不現實）用激光產生中子。

激光產生中子分兩步[2]：1. 強激光打靶後產生等離子體和強電場，靶材料中的離子被此電場加速（就是加速器領域內現在火得不得了的激光尾場加速LWFA）；2. 高能離子打到第二塊靶上產生中子。

為什麼說不現實？1. LWFA用於加速質子和重離子還極度不成熟，對於這個問題而言，體現在低重複頻率和低束流能量；2. 對於合理規模的電站，比如說100MW吧，最最保守估計也需要1MW功率的連續中子流，而LWFA技術所需的高脈衝功率激光器是不可能輸出這麼高平均功率的；3. 像題目鏈接中描述的那樣輕量化？還裝在汽車裡？那麼點功率連激光器都不一定帶得動，就別想了。

用激光產生中子其實是很有意義的事情，就如其他基於LWFA的應用一樣，個人認為是可能實現實驗室規模高解析度超快成像的一個很經濟的辦法，對於科研和教育的推動作用是不可估量的。

但是用做驅動亞臨界釷基反應堆？大概還是交給別的方案稍微靠譜一點[3][4]。。。

參考資料：

[1] 上海應物所關於釷基熔鹽堆的一個報告（2013年全國核物理大會）

[2] 關於激光產生中子的一篇科普性前沿報道（PhysicsWorld）

[3] 關於釷燃料利用的科普資料原始出處（北京日報新知周刊）

[4] 關於釷燃料利用的一篇短綜述（IPAC12）