今年3月福岛核事故发生后，人们对新建核电站的兴趣跌至切尔诺贝利事件以来的最低点。从意大利到瑞士再到德克萨斯州的监管机构都采取行动叫停了已获批的核电项目，美国核管会（NRC）也开始重新评估国内所有核电站的安全。然而，核能仍然提供了美国总发电量的20%以及70%的无排放能源，这在很大程度上是因为没有其他能源能够与之媲美其效率。
占地一平方英里的核电站，其能源产量相当于20平方英里的太阳能电池板、1200台风力涡轮机或整个胡佛大坝。如果国家希望大幅减少对碳基能源的依赖，就必须建造更多的核电站。问题是如何安全地做到这一点。
自30年前监管机构最后一次批准在美国建造新核电站以来，工程师们已经大大提高了反应堆的安全性。（您可以在这个精美的图集中看到一些较旧的、不太安全的反应堆。）最新的设计，称为第三代+（Generation III+），才刚刚开始投入使用。（第一代核电站是早期原型；第二代建于20世纪60年代至90年代，包括福岛核电站；第三代则于20世纪90年代末开始运行，主要在日、法、俄三国。）
与前代产品不同，大多数第三代+核反应堆都配备了多层被动安全系统，旨在即使在断电的情况下也能防止堆芯熔化。欧洲的首批第三代+核反应堆建设已进入尾声。中国也在建设至少30个新核电站。在美国，南方电力公司最近在佐治亚州奥古斯塔附近沃尔核电站启动了该国首批第三代+核反应堆的建设。第一个反应堆预计将于2016年投入使用。
与美国约20个待建的第三代+核电站项目类似，沃尔核电站将安装西屋AP1000反应堆。AP1000是一种轻水反应堆，它通过链式反应引发铀-235，释放出高能中子。这些粒子加热水产生蒸汽，蒸汽随后驱动涡轮机发电。
核电站最大的危险是堆芯熔化，即固体反应堆燃料过热、熔化并冲破安全壳，释放出放射性物质。（想了解更多信息？请查看我们关于核反应堆如何工作——以及它们如何失效的解释。）与大多数反应堆一样，AP1000使用电力驱动的水泵和风扇进行冷却，但它还拥有一个被动安全系统，该系统利用重力、冷凝和蒸发等自然力在断电期间冷却反应堆。
美国在31个州的65个核电站所在地共有104座核反应堆在运行，所有这些反应堆的建设都批准于1980年之前。该系统的一个核心特征是一个80万加仑的水箱，位于安全壳的正上方。储水箱的阀门依赖电力保持关闭。断电时，阀门打开，水向下流向安全壳。通风口会被动地从外部吸入空气，并将其导向结构上方，以进一步促进蒸发冷却。
根据紧急情况的类型，安全壳内的另一个储水箱可以手动释放，以淹没反应堆。随着水的沸腾，它会上升并在安全壳顶部冷凝，然后再次向下流动以冷却反应堆。与今天大多数只能在电网断电后维持四到八小时备用电力的核电站不同，AP1000可以在没有电力或人工干预的情况下安全运行至少三天。
即使有了显著的安全改进，第三代+核电站理论上仍有可能发生堆芯熔化。核工业中的一些人呼吁实施更新的反应堆设计，这些设计统称为第四代（Generation IV）。钍驱动的熔盐反应堆（MSR）是其中一种设计。在MSR中，液态钍将取代当今核电站使用的固体铀燃料，这一变化将使堆芯熔化几乎不可能发生。
MSRs于20世纪60年代初在田纳西州的橡树岭国家实验室开发，并在1965年至1969年间总共运行了22,000小时。“这些不是理论上的反应堆或思想实验，”非营利组织钍能联盟（Thorium Energy Alliance）的负责人、工程师John Kutsch表示。“（工程师们）确实建造了它们，而且它们确实运行了。”在当今流传的几种第四代反应堆设计中，只有MSR在计算机模型之外得到了验证。“它不是一个完整的系统，但它表明你可以成功地设计和运行一个熔盐反应堆，”橡树岭物理学家、实验室核技术项目办公室的高级项目经理Jess Gehin说。
一磅钍产生的能量相当于300磅铀——或350万磅煤。MSR设计有两个主要的安全性优势。其液态燃料的压力远低于轻水反应堆的固体燃料。这大大降低了事故的可能性，例如发生在福岛的氢气爆炸。此外，在断电的情况下，反应堆内熔化的盐塞会融化，液态燃料会被动地排入储罐，并在那里凝固，停止裂变反应。“熔盐反应堆是‘走开就安全’的，”Kutsch说。“如果你抛弃它，它没有电力，世界末日来了——一颗彗星撞击地球——它会自行冷却并固化。”
虽然MSR也可以使用铀或钚作为燃料，但使用放射性较低的钍元素，再加上少量钚或铀作为催化剂，具有经济和安全上的优势。钍的储量是铀的四倍，且更容易开采，部分原因在于其放射性较低。国内的钍供应可以满足美国几个世纪的电力需求。钍的效率也比铀高得多。“在传统反应堆中，你只燃烧了0.5%到3%的铀，”Kutsch说。“在熔盐反应堆中，你燃烧了99%的钍。”结果是：一磅钍产生的能量相当于300磅铀——或350万磅煤。
由于这种效率，钍MSR产生的废物将远少于当今的核电站。铀基废物将在数万年内保持危险。而钍的废物则只需要几百年。此外，原料钍本身不是易裂变物质，因此不易被武器化。“它不能用作炸弹，”Kutsch说。“你可以在地下室里放1000磅钍，什么都不会发生。”
一座核电站提供的能源相当于1200台风力涡轮机或20平方英里的太阳能电池板。MSR无需大型冷却塔，其体积和发电容量都可以比传统的轻水反应堆小得多。当今平均一座核电站的发电量约为1000兆瓦。而钍燃料的MSR可能仅能产生50兆瓦。更小、数量更多的反应堆可以节省输电损耗（在当前电网中最高可达30%）。Kutsch说，美国陆军有兴趣使用MSR为各个军事基地供电，而谷歌（Google）因其服务器需要稳定电力而对钍反应堆在去年举办了相关会议。“该公司很乐意在数据中心旁边安装一个70或80兆瓦的反应堆，”Kutsch说。
即使有军方和企业支持，在美国，向新型核能发电的转变可能仍然缓慢。轻水反应堆已经成熟，而且目前还没有针对其他反应堆设计的监管规定。在美国以外，这种转变可能会更快。今年1月，中国政府启动了一项钍反应堆计划。Gehin表示：“中国科学院已批准开发一款具有相对近期部署潜力的MSR——可能在10年内。”他认为中国的决定可能会促进全球范围内对该技术的研究。“即使在福岛事故之后，‘对先进核能的兴趣依然存在’，”他说。“我认为这种兴趣不会改变。”
