钍是一种放射性核原素。1828年由瑞典化学家永斯·贝采利乌斯发现。根据研究成果,1吨钍可以释放相当于350万吨煤炭所蕴含的能量。钍燃料汽车一次注入能源可以终身不需加油,8克钍燃料可驱动汽车行驶155万公里。更有科学家估计钍能源可供全球使用1万年。开发钍能源寄托着人类最终打破能源瓶颈约束的希望。
钍能源在使用过程基本不会释放任何温室气体和有毒颗粒,是一种清洁能源,钍能源开发对阻止全球变暖趋势具有无与伦比的作用。钍虽同为放射性元素,但它的放射性远低于铀。钍裂变实验证明,钍的核反应过程具有很高的可控性,比铀的核反应过程安全得多。钍在裂变过程中产生的核辐射只有铀裂变的0.6%。在存放300年后,钍元素核反应废料的毒性就大大降低了。更重要的是,钍元素一旦脱离核反应的高温或富中子环境,核反应就会立即停止,钍能源使用的安全性是其他核能无法比拟的,钍基本可以避免日本和前苏联核电站出现的核泄漏事故;尽管钍存在10多种同位素,但地壳表层的钍基本都是钍—232,几乎不含钍的其它同位素,而铀—235只占天然铀浓缩0.7%。所以,钍元素的这一储藏特征决定了提取钍元素的便捷和经济性。
人类利用钍能源的努力并非始于日本福山核电站事故以后。早在20世纪50年代,美国橡树岭国家实验室的科学家就研究利用液态氟化钍为主要燃料,开发出了钍基熔盐核反应堆,并成功地使其运行了5年之久。由于美国更看重铀的军事作用,钍燃料的开发一度被暂时搁置。2012年,诺贝尔奖获得者、欧洲粒子物理研究所前主任意大利人鲁比亚在钍燃料研究上取得了巨大进展,并且宣称可以在5年内使人类彻底摆脱对铀的依赖。挪威的油服公司Aker Solutions已经买下了鲁比亚的钍燃料利用专利,并投资18亿美元进行小型化和系列化的开发。与此同时,美国激光能源系统(LPS)公司宣布已经研发出了钍能源汽车,将在2014年向市场提供适用的钍能汽车。英国科学家们已经在曼彻斯特南部的柴郡平原,建起了钍能源研究机构,用以设计制造钍能源反应堆的小型加速器(EMMA),印度等许多国家都是紧锣密鼓地进行钍能源的开发,以期在新的能源革命中拥有主动权。
钍能源开发对远洋运输行业的益处
远洋运输行业开发钍能源可以大幅降低能源消耗,取得巨大的经济效益。更重要的是,开发钍核能源可以掌握新能源的核心技术,参与钍能轮船、汽车和飞机发动机制造业务,获得与钍能源相关的设备制造的高端利益。
1.绕开发达国家的贸易壁垒
远洋运输行业的性质决定了它必须与不同的国家发生紧密的业务联系。由于市场经济制度安排的缺陷和发达国家的经济结构存在的问题,发达国家总是不断地推出各种以技术标准、绿色标准、碳关税等为表现形式的贸易保护措施,并对中国的远洋运输业务产生直接和巨大的影响。发达国家推出的碳交易和碳关税措施将使中国的远洋运输业务付出巨大的代价。一方面,征收碳关税直接增加远洋运输的成本。据有关专家测算,欧盟征收航空碳税和航海碳税可以每年获得超过12亿美元的碳税收入,到2020年欧盟累计碳关税收入将会超过260亿美元。欧盟的碳关税收入只能由航空、航运等运输企业来承担,如果考虑美国、日本的碳关税措施,中国的远洋运输企业负担将会更加沉重;另一方面,在碳关税措施之下,中国大量的高碳产品将被排斥在发达国家市场之外,这将会使本来陷入经营低谷的中国远洋运输业务雪上加霜。所以,开发新能源将会使远洋运输业务成功绕开发达国家贸易壁垒的限制。
2.减少能源费用支出
远洋货运必然发生大量的燃料消耗,燃料消耗成为远洋运输业务中最重要的成本支出项目。根据统计,燃油成本占水运运输总成本极高的比例。这一状况决定了中国远洋运输行业开发新能源降低燃料费用的潜力巨大。由于钍与煤炭的能效比为三百五十万分之一,即使按照30000:1的比例,远洋运输的燃料成本仅相当于原有成本的1/3。必须指出的是,目前在世界经济低谷运行的条件下,石油价格一直高企,随着世界经济的复苏,国际市场石油价格仍有大幅攀升的可能。开发钍能源的经济效益将是显而易见的。
3.获得钍能源发动机的丰厚利润
钍能源是一种核能,使用钍能源的发动机必然不同于传统的冲程式发动机和蒸汽驱动机。由于钍能源的高效能、高安全性和良好的经济效益,使用钍能源是人类能源开发史上的一个重要的历程碑。钍能开发成功的主要标志是钍能源的轮船、汽车和飞机发动机开发成功。成功地开发钍能源发动机将会带来巨大商机。国际货运市场庞大的运输船队的发动机更换业务则会给拥有自主知识产权和核心技术企业带来以数千亿美元计的商业利益。更重要的是,在轮船发动机研发上的成功将会对汽车的钍能源发动机、飞机的钍能源发动机的研发带来重要的启示和推动作用。按照中国目前的1.7亿辆的汽车保有量,只要拥有1/10的市场份额,1700万辆汽车发动机的更换业务必然带来超过百亿元的销售额和数十亿元的利润。可以说,抓住了钍能源的制高点,就抓住了高端利润的来源。
企业开发钍能源的实现途径
尽管美国已经成功地开发出了钍能源汽车,但是中国能否成功地开发钍能源轮船仍然存在较大的不确定性。中国企业应该整合技术研发力量,通过国家财政的支持,克服技术研发和技术创新中的不确定性,尽快取得钍能源发动机研发的实用成果。
第一,整合国内的钍能源开发的技术力量。尽管中国企业在开发核动力轮船方面有过较好的积累,但在基础理论研究方面可能会弱于中国科学院、清华大学等学术单位。要在短期内实现跨越式发展,中国企业必须借用外力,借用外脑。通过组建联合攻关组的方式,打攻坚战,力争在短期内取得钍能源轮船发动机研发的突破。
第二,争取国家自然科学基金的支持。尽管科技创新成果的取得与研发人员的专业结构、专业技术能力密切相关,但也受到技术研发的灵感、最低投入量、公共品属性多方面因素的影响,这些因素的影响使技术创新活动表现出巨大的不确定性。中国企业应该通过国家自然科学基金资助消除技术研发不确定性带来的影响。