非常火的铅铋合金反应堆是怎么回事？

10月9日上午，谁谁家的首座铅铋合金零功率反应堆，启明3号实现首次临界，并正式启动铅铋堆芯核特性物理实验，标志着铅铋快堆领域进入工程化阶段，在铅铋快堆研发领域进入世界先进行列。铅铋合金反应堆到底是什么技术？有多大应用前景？其实首先需要了解什么是铅铋合金？什么是铋金属。铋，读音就是必须的“必”。元素周期表中的很多稀有金属名称，都是外文翻译而来。相当一部分都是近代的人工新造字，只读中文的偏旁基本就是正确的读音。比如铀、钚、镭、钛都是这样，而铋也是如此。铋为银白色至粉红色的金属，质脆易粉碎。发现时间比较晚。过去被认为是自然界中没有放射性的原子量最大的金属。2003年才发现铋金属也有微弱的天然放射性。既然有放射性，那么就必然有半衰期，比如铀金属的半衰期是7亿年。

瀚海狼山认为铋金属的半衰期堪称搞笑。整个宇宙诞生到现在被认为不超过300亿年，而铋金属的半衰期居然是宇宙年龄的10亿倍，是真正的“地老天荒”。地质分析认为，铋金属的全球储量约为33万吨。略微低于白银全球储量40万吨的数字。而全球铋金属储量最大的国家就是谁谁家，其中2个大矿被认为已经占据了全球储量的一半左右。因此是一个得天独厚的优势。铋金属的熔点只有138摄氏度，稍微比开水热点的温度就能让其变成液体。正是这种特征，可以让其作为反应堆中置换热量的液体金属介质。铋金属当金属液体介质一般不单独使用，而是和锡、铅、铝等组成合金使用。铅铋合金就是用的最多的。铅铋合金，属于低温合金、低熔点合金，或者说是易熔合金。主要由熔点较低的铅和铋组成的，还加入了其他的一些金属，用以调节合金的熔点。

铅铋合金可作为反应堆的冷却剂，其实也是换热介质。铅铋共晶合金的熔点虽然比另外一种常见的反应堆冷却剂钠金属稍高，但其化学活性较弱，不容易和水等物质发生剧烈反应而引发危险，因此是一种不错的反应堆介质。金属钠遇水就激烈反应并爆炸，中学化学课就见过。铅铋合金属于熔点低、沸点高。铅铋合金反应堆相比传统反应堆而言，具有更高的固有安全性和抵御严重事故的能力。热传导物质熔点过高，容易因温度低而凝固，导致反应堆报废。沸点低，则热传导物质容易蒸发成气体，不但有毒而且可能导致涨破外壳。熔点低而同时沸点高的换热介质，意味着更高的能量密度和更长的运行。铅铋合金反应堆既可以设计为百万、千万级的大型电厂，也可设计为兆瓦级小型模块化核电源。甚至可作为移动式小型核电源，装载于普通尺寸的车辆。也就是说，卡车大小的车辆将来用上核动力将成为现实。这个目标到2025年左右就可以实现。

当然，和传统的金属钠冷却剂对比，铅铋合金也有相对的弱点。其比热容只有液体金属钠的八分之一，极限流速也低的多，传热受限比较大。另外铅铋合金之所以能用作快堆的传热剂，就是中子截面小，所以需要更厚的中子屏蔽层。铅铋合金也有长期腐蚀性。比热容小和极限流速低，就会导致同体积的反应堆功率无法做大。这种铅铋合金反应堆和小虎鲸上的低温堆也不是同一种东西。