低調(diào)的釷基熔鹽堆，傳來(lái)新消息。據(jù)新華社報(bào)道，全球唯一的釷基熔鹽堆已在甘肅省武威市民勤縣建成運(yùn)行，正加快推進(jìn)更大規(guī)模的工業(yè)應(yīng)用。

固有安全性突出且能夠長(zhǎng)期保障核燃料需求、解決核廢料問(wèn)題的釷基熔鹽堆，之于“富釷貧鈾”的中國(guó)有著特殊意義。

“目前，我們正與國(guó)內(nèi)工業(yè)界開(kāi)展緊密合作，加快推動(dòng)釷基熔鹽堆的工業(yè)示范和應(yīng)用。由于很多關(guān)鍵材料和技術(shù)都是我們自主研發(fā)的，可以直接產(chǎn)業(yè)化，形成供應(yīng)鏈?！痹沃袊?guó)科學(xué)院上海應(yīng)用物理研究所所長(zhǎng)、釷基熔鹽堆核能系統(tǒng)先導(dǎo)專項(xiàng)負(fù)責(zé)人的徐洪杰研究員日前在中國(guó)科學(xué)院上海分院的內(nèi)部論壇上表示，在甘肅武威的茫茫戈壁荒漠中，科研團(tuán)隊(duì)不發(fā)論文，也不申請(qǐng)任何獎(jiǎng)項(xiàng)，埋頭八年多，建設(shè)2MWt液態(tài)燃料釷基熔鹽實(shí)驗(yàn)堆。

徐洪杰介紹了一組時(shí)間表：2023年10月11日11點(diǎn)08分，2MWt液態(tài)燃料釷基熔鹽實(shí)驗(yàn)堆首次實(shí)現(xiàn)臨界反應(yīng)；2024年6月17日10點(diǎn)12分，首次達(dá)到滿功率運(yùn)行；2024年10月，完成世界上首次熔鹽堆加釷實(shí)驗(yàn)，成為目前世界上唯一運(yùn)行的釷基熔鹽堆（綜合實(shí)驗(yàn)平臺(tái)）。

實(shí)驗(yàn)堆并非商業(yè)運(yùn)行電站。我國(guó)的釷基熔鹽堆能源系統(tǒng)（TMSR）制定了實(shí)驗(yàn)堆、研究堆、示范堆三步走發(fā)展戰(zhàn)略。根據(jù)規(guī)劃，還將在甘肅建立世界首座小型模塊化釷基熔鹽研究堆，用于高功率、高輻照工況下釷基熔鹽堆科學(xué)問(wèn)題與關(guān)鍵技術(shù)的工程熱驗(yàn)證。

澎湃新聞注意到，研究堆即將上馬：中國(guó)科學(xué)院上海應(yīng)用物理研究所去年披露的《小型模塊化釷基熔鹽堆研究設(shè)施環(huán)境影響報(bào)告書(shū)（選址階段）》顯示，擬在甘肅省武威市建設(shè)十兆瓦電功率（10MWe）小型模塊化釷基熔鹽堆（設(shè)計(jì)最大熱功率60MWt），按照2025年年內(nèi)破土動(dòng)工、2030年首次臨界并滿功率運(yùn)行為目標(biāo)推進(jìn)工作。

研究堆的意義，在于通過(guò)系統(tǒng)集成及驗(yàn)證，為大型商業(yè)堆的建設(shè)提供必要的技術(shù)、數(shù)據(jù)及經(jīng)驗(yàn)。有了研究堆和示范堆，釷基熔鹽堆才具備在更多省份落成的基礎(chǔ)。

釷和熔鹽堆，堪稱黃金搭檔，熔鹽堆是最適合釷基核燃料高效利用的堆型。釷基熔鹽堆技術(shù)屬于熱中子增殖堆，能將釷轉(zhuǎn)化為可裂變的鈾-233。

資料顯示，我國(guó)已查明的釷工業(yè)儲(chǔ)量約28萬(wàn)噸。初步估算若能實(shí)現(xiàn)釷基核燃料的完全循環(huán)利用，可供使用幾千年以上，將確保國(guó)內(nèi)能源的自給自足。地球上釷資源總儲(chǔ)量是鈾資源的3~4倍，釷基核燃料的有效利用對(duì)于人類(lèi)發(fā)展也有著巨大的價(jià)值。

除了儲(chǔ)量碾壓之外，基于釷鈾循環(huán)的熔鹽堆可同時(shí)滿足物理防核擴(kuò)散、核廢料最小化等特點(diǎn)。鈾裂變會(huì)產(chǎn)生很多半衰期較長(zhǎng)的超鈾元素，釷反應(yīng)堆能比鈾燃料反應(yīng)堆產(chǎn)生更少的長(zhǎng)壽命核廢物。此外，熔鹽堆采用無(wú)水冷卻技術(shù)，只需少量的水即可運(yùn)行，適用于干旱地區(qū)。

綜上，作為“四代堆”的熱門(mén)候選堆型，釷基熔鹽堆的固有安全性高、核廢料少、防擴(kuò)散性能和經(jīng)濟(jì)性更好等優(yōu)點(diǎn)使其成為近年來(lái)國(guó)際先進(jìn)核能研發(fā)的熱點(diǎn)。但在此之前，該技術(shù)沉寂已久。

熔鹽堆研發(fā)始于20世紀(jì)40 年代末的美國(guó)，主要目的是美國(guó)空軍為轟炸機(jī)尋求航空核動(dòng)力。得益于氟化熔鹽冷卻劑的高熱容、高熱導(dǎo)、高沸點(diǎn)以及低蒸汽壓等特點(diǎn)，熔鹽堆在本征安全性以及經(jīng)濟(jì)性上具有極大的優(yōu)勢(shì)和潛力。1954年，美國(guó)橡樹(shù)嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室建成第一個(gè)熔鹽堆實(shí)驗(yàn)裝置ARE，功率為2.5MW。戰(zhàn)略彈道導(dǎo)彈的迅速發(fā)展使核動(dòng)力轟炸機(jī)的研發(fā)失去了軍事應(yīng)用價(jià)值，因此熔鹽堆的研發(fā)于20世紀(jì)60年代轉(zhuǎn)向民用。

橡樹(shù)嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室在1965年建成液態(tài)燃料熔鹽實(shí)驗(yàn)堆，這是迄今世界上唯一建成并運(yùn)行的液態(tài)燃料反應(yīng)堆，也是唯一成功實(shí)現(xiàn)釷基核燃料（鈾-233） 運(yùn)行的反應(yīng)堆。但由于彼時(shí)“冷戰(zhàn)”的考慮，側(cè)重于民用的熔鹽堆計(jì)劃下馬，美國(guó)熔鹽堆研發(fā)中止。20世紀(jì)70年代初，中國(guó)也曾選擇釷基熔鹽堆作為發(fā)展民用核能的起點(diǎn)，但限于當(dāng)時(shí)的科技、工業(yè)和經(jīng)濟(jì)水平，后轉(zhuǎn)為壓水堆，也就是秦山一期工程。

2011年，中科院圍繞國(guó)家能源安全與可持續(xù)發(fā)展需求，部署啟動(dòng)了首批中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)（A類(lèi)）“未來(lái)先進(jìn)核裂變能——釷基熔鹽堆核能系統(tǒng)（TMSR）”，計(jì)劃用20年左右的時(shí)間，在國(guó)際上首先實(shí)現(xiàn)釷基熔鹽堆的應(yīng)用，同時(shí)建立釷基熔鹽堆產(chǎn)業(yè)鏈和相應(yīng)的科技隊(duì)伍。2017年4月，甘肅省武威市與中科院簽訂了在該市民勤縣建設(shè)釷基熔鹽堆核能系統(tǒng)項(xiàng)目的戰(zhàn)略合作框架協(xié)議，該項(xiàng)目分兩期建設(shè)，總投資220億元。2018年9月，該項(xiàng)目開(kāi)工建設(shè)。

基于釷基熔鹽堆的核能綜合利用前景

中國(guó)科學(xué)報(bào)曾報(bào)道，在甘肅的釷基熔鹽實(shí)驗(yàn)堆建于地下，相當(dāng)于給它“套了個(gè)金鐘罩”。

據(jù)文匯報(bào)報(bào)道，徐洪杰在前述論壇上，提到了一個(gè)盡人皆知的故事——龜兔賽跑。“兔子總有犯錯(cuò)、偷懶的時(shí)候，這就是烏龜跑贏的機(jī)會(huì)。”徐洪杰坦言，美國(guó)在核技術(shù)領(lǐng)域的積累遠(yuǎn)超世界上的任何一個(gè)國(guó)家，但中國(guó)只要錨定目標(biāo)，就一定可以找到趕超的機(jī)會(huì)，釷基熔鹽堆就是這樣一個(gè)機(jī)會(huì)。

目前，中國(guó)的釷基熔鹽堆研究進(jìn)展已處于國(guó)際前列。按照中科院應(yīng)物所多年前的規(guī)劃，目標(biāo)到2030年左右全面實(shí)現(xiàn)掌握釷基熔鹽堆核能系統(tǒng)的相關(guān)科學(xué)與技術(shù)，基本完成工業(yè)示范堆建設(shè)和基于 釷基熔鹽堆的低碳新能源示范裝置建設(shè)，開(kāi)展熔鹽堆的商業(yè)化推廣；到2040年左右建成首座百噸級(jí)釷基乏燃料鹽干法批處理示范裝置和在線部分分離固態(tài)裂變產(chǎn)物示范裝置，基本實(shí)現(xiàn)釷鈾燃料循環(huán)。

參照目前的進(jìn)展，雖有四年左右的遲滯，但中國(guó)仍是釷基熔鹽堆技術(shù)商業(yè)化的引領(lǐng)者。

業(yè)內(nèi)有觀點(diǎn)認(rèn)為，基于當(dāng)前的技術(shù)進(jìn)展，釷基熔鹽堆的實(shí)現(xiàn)難度和技術(shù)瓶頸都比所有人心目中的終極能源——核聚變要小很多。盡管全球科學(xué)家已投入數(shù)十年研究，可控核聚變發(fā)電的商業(yè)化應(yīng)用可能仍需等到2050年前后。

值得注意的是，2023年12月，中國(guó)船舶集團(tuán)有限公司旗下江南造船（集團(tuán)）有限責(zé)任公司正式發(fā)布全球首型、世界最大24000箱核動(dòng)力集裝箱船船型。據(jù)介紹，該型船采用國(guó)際上先進(jìn)的第四代堆型熔鹽反應(yīng)堆解決方案，安全性高、反應(yīng)堆高溫低壓運(yùn)行，在原理上規(guī)避堆芯融化，具備防擴(kuò)散與固有安全特征。

該船型無(wú)需耐高壓容器與管路，即便發(fā)生破口事故，在環(huán)境溫度下迅速凝固，事故后除正常停堆手段外還可以把熔料鹽排出堆外，實(shí)現(xiàn)快速停堆、防止事故擴(kuò)展。根據(jù)江南造船披露的細(xì)節(jié)，該船型相對(duì)于傳統(tǒng)船型動(dòng)力系統(tǒng)布置更為緊湊，可提供更多箱位；取消了傳統(tǒng)煙囪機(jī)艙棚，采用首房艙方案，核電艙位于舯部。