未来几十年，核能将是世界上的主要能源，而且它是零排放。然而，在切尔诺贝利事件和及福岛核事故后，一些人认为核电站是一个危险的存在。然而，有了钍，核电站的危险将大大降低。在可预见的未来，钍将改变我们的核能模式。这背后有哪些物理机制和技术突破？让我们从基础开始。
核能的物理机制
当你把较重的原子分裂成两个较轻的原子时，会释放出大量的能量。例如，铀的同位素铀-是一种很好的裂变材料。当它被中子击中时，会分裂成三个中子和两个更轻的粒子：钡-和氪-92。然后这些中子可以撞击其他铀-，核反应继续进行。这样才能形成持续的连锁反应，产生越来越多的能量。
这种能量从何而来？如果考虑铀-和入射中子的质量之和，则得到.原子质量单位。然后我们把反应后产物的质量加起来，只会得到.个原子质量单位，与反应前后相差0.个原子质量单位。根据爱因斯坦质能方程，前质量和后质量之差转化为1.73亿电子伏特的能量。
断开核键所需的能量越多，原子的结合能就越高，结合能高的原子比结合能低的原子更稳定。从低结合能到高结合能释放能量，这是核裂变过程中释放的结合能的差异。铀的结合能低于氪和钡的结合能。当铀分裂时，系统的整体结合能增加，这意味着钡和氪处于更稳定和更低的能量状态。
核废料问题
核反应堆中的铀-燃料最终会转化为废料，如元素周期表中的钡、氪等元素。问题是这些废物通常是这些元素的放射性同位素，它们的放射性会对人类造成威胁。不过这还不是核燃料最有问题的部分，因为这些废料的半衰期通常很短，一般在几天或30年之间，所以这些废料会在几年内变成稳定同位素，相对安全。
使用铀作为燃料的更大问题是，它们还会通过嬗变产生其他废物。嬗变是指一种核素吸收一个质子或一个中子，变成一种不同的核素。当我们从地球上开采铀矿时，它主要由更丰富的铀-组成。在天然铀矿中，只有大约0.7%是铀-，这就是为什么我们必须浓缩天然铀，也意味着反应堆中的铀燃料大部分是铀-。铀-也吸收中子，但它不会分裂，而是转化为更重的元素，如钚。问题是这种钚不仅毒性很大，还可以用于核武器。
国外很多人反对核电站，一个主要原因是核废料产生的钚可以用来制造大规模杀伤性武器。还有很重要的一点，铀-演化产生的重元素，大部分都有非常长的半衰期，这意味着我们要把这些核废料埋在地下几百年甚至几千年，才能保证我们的安全。这是核废料的大问题，也是人们不喜欢核电的重要原因。
为什么钍比铀好？
钍比铀丰富得多。据统计，地球上的钍是铀的三倍多。不仅如此，我们还可以比铀更有效地利用钍作为燃料。据估计，一吨钍可以产生相当于吨铀的电力。这是因为，即使在核反应堆中使用浓缩铀，铀-也只剩下3%-5%，不仅会被浪费，还会成为更危险的核素。但是对于钍，我们基本上可以全部消耗掉，而且它的开采更加安全高效，因为含钍的褐矿独居石的浓度比同样的铀矿石要高，不需要昂贵的富集工艺。
既然钍比铀好，为什么核反应堆要用铀而不是钍？首先，设计和建造新的核反应堆存在技术困难。其次，钍是可增殖的，而不是可裂变的，这意味着钍的使用必须不同于传统的铀核电站。为了让钍发挥作用，需要使用增殖反应堆，这是一种使用非裂变材料制造燃料的反应堆。
在这个反应堆中，自然生成的钍-吸收一个中子，变成钍-。但是这种同位素不是很稳定，它会发生衰变，变成镨-。同样，这种同位素是不稳定的，它将再次经历衰变，成为铀-。我们从钍开始，绕了一圈又回到铀。但与传统的铀核电站不同，生成的铀是可裂变的，不存在铀-的问题。最终钍会完全转化为铀-作为燃料，被耗尽，不会产生相对危险的放射性废物。
中国在钍的使用方面处于领先地位。去年，中国建成了世界上第一个新的钍熔盐反应堆。它只能在高温下工作。一旦发生事故，燃料会自动凝固，阻止核反应继续进行，从而确保安全。
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