釷是一種放射性核原素。1828年由瑞典化學家永斯·貝采利烏斯發現。根據研究成果,1噸釷可以釋放相當于350萬噸煤炭所蘊含的能量。釷燃料汽車一次注入能源可以終身不需加油,8克釷燃料可驅動汽車行駛155萬公里。更有科學家估計釷能源可供全球使用1萬年。開發釷能源寄托著人類最終打破能源瓶頸約束的希望。
釷能源在使用過程基本不會釋放任何溫室氣體和有毒顆粒,是一種清潔能源,釷能源開發對阻止全球變暖趨勢具有無與倫比的作用。釷雖同為放射性元素,但它的放射性遠低于鈾。釷裂變實驗證明,釷的核反應過程具有很高的可控性,比鈾的核反應過程安全得多。釷在裂變過程中產生的核輻射只有鈾裂變的0.6%。在存放300年后,釷元素核反應廢料的毒性就大大降低了。更重要的是,釷元素一旦脫離核反應的高溫或富中子環境,核反應就會立即停止,釷能源使用的安全性是其他核能無法比擬的,釷基本可以避免日本和前蘇聯核電站出現的核泄漏事故;盡管釷存在10多種同位素,但地殼表層的釷基本都是釷—232,幾乎不含釷的其它同位素,而鈾—235只占天然鈾濃縮0.7%。所以,釷元素的這一儲藏特征決定了提取釷元素的便捷和經濟性。
人類利用釷能源的努力并非始于日本福山核電站事故以后。早在20世紀50年代,美國橡樹嶺國家實驗室的科學家就研究利用液態氟化釷為主要燃料,開發出了釷基熔鹽核反應堆,并成功地使其運行了5年之久。由于美國更看重鈾的軍事作用,釷燃料的開發一度被暫時擱置。2012年,諾貝爾獎獲得者、歐洲粒子物理研究所前主任意大利人魯比亞在釷燃料研究上取得了巨大進展,并且宣稱可以在5年內使人類徹底擺脫對鈾的依賴。挪威的油服公司Aker Solutions已經買下了魯比亞的釷燃料利用專利,并投資18億美元進行小型化和系列化的開發。與此同時,美國激光能源系統(LPS)公司宣布已經研發出了釷能源汽車,將在2014年向市場提供適用的釷能汽車。英國科學家們已經在曼徹斯特南部的柴郡平原,建起了釷能源研究機構,用以設計制造釷能源反應堆的小型加速器(EMMA),印度等許多國家都是緊鑼密鼓地進行釷能源的開發,以期在新的能源革命中擁有主動權。
釷能源開發對遠洋運輸行業的益處
遠洋運輸行業開發釷能源可以大幅降低能源消耗,取得巨大的經濟效益。更重要的是,開發釷核能源可以掌握新能源的核心技術,參與釷能輪船、汽車和飛機發動機制造業務,獲得與釷能源相關的設備制造的高端利益。
1.繞開發達國家的貿易壁壘
遠洋運輸行業的性質決定了它必須與不同的國家發生緊密的業務聯系。由于市場經濟制度安排的缺陷和發達國家的經濟結構存在的問題,發達國家總是不斷地推出各種以技術標準、綠色標準、碳關稅等為表現形式的貿易保護措施,并對中國的遠洋運輸業務產生直接和巨大的影響。發達國家推出的碳交易和碳關稅措施將使中國的遠洋運輸業務付出巨大的代價。一方面,征收碳關稅直接增加遠洋運輸的成本。據有關專家測算,歐盟征收航空碳稅和航海碳稅可以每年獲得超過12億美元的碳稅收入,到2020年歐盟累計碳關稅收入將會超過260億美元。歐盟的碳關稅收入只能由航空、航運等運輸企業來承擔,如果考慮美國、日本的碳關稅措施,中國的遠洋運輸企業負擔將會更加沉重;另一方面,在碳關稅措施之下,中國大量的高碳產品將被排斥在發達國家市場之外,這將會使本來陷入經營低谷的中國遠洋運輸業務雪上加霜。所以,開發新能源將會使遠洋運輸業務成功繞開發達國家貿易壁壘的限制。
2.減少能源費用支出
遠洋貨運必然發生大量的燃料消耗,燃料消耗成為遠洋運輸業務中最重要的成本支出項目。根據統計,燃油成本占水運運輸總成本極高的比例。這一狀況決定了中國遠洋運輸行業開發新能源降低燃料費用的潛力巨大。由于釷與煤炭的能效比為三百五十萬分之一,即使按照30000:1的比例,遠洋運輸的燃料成本僅相當于原有成本的1/3。必須指出的是,目前在世界經濟低谷運行的條件下,石油價格一直高企,隨著世界經濟的復蘇,國際市場石油價格仍有大幅攀升的可能。開發釷能源的經濟效益將是顯而易見的。
3.獲得釷能源發動機的豐厚利潤
釷能源是一種核能,使用釷能源的發動機必然不同于傳統的沖程式發動機和蒸汽驅動機。由于釷能源的高效能、高安全性和良好的經濟效益,使用釷能源是人類能源開發史上的一個重要的歷程碑。釷能開發成功的主要標志是釷能源的輪船、汽車和飛機發動機開發成功。成功地開發釷能源發動機將會帶來巨大商機。國際貨運市場龐大的運輸船隊的發動機更換業務則會給擁有自主知識產權和核心技術企業帶來以數千億美元計的商業利益。更重要的是,在輪船發動機研發上的成功將會對汽車的釷能源發動機、飛機的釷能源發動機的研發帶來重要的啟示和推動作用。按照中國目前的1.7億輛的汽車保有量,只要擁有1/10的市場份額,1700萬輛汽車發動機的更換業務必然帶來超過百億元的銷售額和數十億元的利潤。可以說,抓住了釷能源的制高點,就抓住了高端利潤的來源。
企業開發釷能源的實現途徑
盡管美國已經成功地開發出了釷能源汽車,但是中國能否成功地開發釷能源輪船仍然存在較大的不確定性。中國企業應該整合技術研發力量,通過國家財政的支持,克服技術研發和技術創新中的不確定性,盡快取得釷能源發動機研發的實用成果。
第一,整合國內的釷能源開發的技術力量。盡管中國企業在開發核動力輪船方面有過較好的積累,但在基礎理論研究方面可能會弱于中國科學院、清華大學等學術單位。要在短期內實現跨越式發展,中國企業必須借用外力,借用外腦。通過組建聯合攻關組的方式,打攻堅戰,力爭在短期內取得釷能源輪船發動機研發的突破。
第二,爭取國家自然科學基金的支持。盡管科技創新成果的取得與研發人員的專業結構、專業技術能力密切相關,但也受到技術研發的靈感、最低投入量、公共品屬性多方面因素的影響,這些因素的影響使技術創新活動表現出巨大的不確定性。中國企業應該通過國家自然科學基金資助消除技術研發不確定性帶來的影響。