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

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

“目前，我們正與國內(nèi)工業(yè)界開展緊密合作，加快推動釷基熔鹽堆的工業(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。”曾任中國科學(xué)院上海應(yīng)用物理研究所所長、釷基熔鹽堆核能系統(tǒng)先導(dǎo)專項負責(zé)人的徐洪杰研究員日前在中國科學(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，科研團隊不發(fā)論文，也不申請任何獎項，埋頭八年多，建設(shè)2MWt液態(tài)燃料釷基熔鹽實驗堆。

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

實驗堆并非商業(yè)運行電站。我國的釷基熔鹽堆能源系統(tǒng)（TMSR）制定了實驗堆、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)問題與關(guān)鍵技術(shù)的工程熱驗證。

澎湃新聞注意到，研究堆即將上馬：中國科學(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)境影響報告書（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)計最大熱功率60MWt），按照2025年年內(nèi)破土動工、2030年首次臨界并滿功率運行為目標推進工作。

研究堆的意義，在于通過系統(tǒng)集成及驗證，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。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，我國已查明的釷工業(yè)儲量約28萬噸。初步估算若能實現(xiàn)釷基核燃料的完全循環(huán)利用，可供使用幾千年以上，將確保國內(nèi)能源的自給自足。地球上釷資源總儲量是鈾資源的3~4倍，釷基核燃料的有效利用對于人類發(fā)展也有著巨大的價值。

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

綜上，作為“四代堆”的熱門候選堆型，釷基熔鹽堆的固有安全性高、核廢料少、防擴散性能和經(jīng)濟性更好等優(yōu)點使其成為近年來國際先進核能研發(fā)的熱點。但在此之前，該技術(shù)沉寂已久。

熔鹽堆研發(fā)始于20世紀40 年代末的美國，主要目的是美國空軍為轟炸機尋求航空核動力。得益于氟化熔鹽冷卻劑的高熱容、高熱導(dǎo)、高沸點以及低蒸汽壓等特點，熔鹽堆在本征安全性以及經(jīng)濟性上具有極大的優(yōu)勢和潛力。1954年，美國橡樹嶺國家實驗室建成第一個熔鹽堆實驗裝置ARE，功率為2.5MW。戰(zhàn)略彈道導(dǎo)彈的迅速發(fā)展使核動力轟炸機的研發(fā)失去了軍事應(yīng)用價值，因此熔鹽堆的研發(fā)于20世紀60年代轉(zhuǎn)向民用。

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

2011年，中科院圍繞國家能源安全與可持續(xù)發(fā)展需求，部署啟動了首批中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項（A類）“未來先進核裂變能——釷基熔鹽堆核能系統(tǒng)（TMSR）”，計劃用20年左右的時間，在國際上首先實現(xiàn)釷基熔鹽堆的應(yīng)用，同時建立釷基熔鹽堆產(chǎn)業(yè)鏈和相應(yīng)的科技隊伍。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)項目的戰(zhàn)略合作框架協(xié)議，該項目分兩期建設(shè)，總投資220億元。2018年9月，該項目開工建設(shè)。

基于釷基熔鹽堆的核能綜合利用前景

中國科學(xué)報曾報道，在甘肅的釷基熔鹽實驗堆建于地下，相當于給它“套了個金鐘罩”。

據(jù)文匯報報道，徐洪杰在前述論壇上，提到了一個盡人皆知的故事——龜兔賽跑?！巴米涌傆蟹稿e、偷懶的時候，這就是烏龜跑贏的機會。”徐洪杰坦言，美國在核技術(shù)領(lǐng)域的積累遠超世界上的任何一個國家，但中國只要錨定目標，就一定可以找到趕超的機會，釷基熔鹽堆就是這樣一個機會。

目前，中國的釷基熔鹽堆研究進展已處于國際前列。按照中科院應(yīng)物所多年前的規(guī)劃，目標到2030年左右全面實現(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)，開展熔鹽堆的商業(yè)化推廣；到2040年左右建成首座百噸級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，基本實現(xiàn)釷鈾燃料循環(huán)。

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

業(yè)內(nèi)有觀點認為，基于當前的技術(shù)進展，釷基熔鹽堆的實現(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，中國船舶集團有限公司旗下江南造船（集團）有限責(zé)任公司正式發(fā)布全球首型、世界最大24000箱核動力集裝箱船船型。據(jù)介紹，該型船采用國際上先進的第四代堆型熔鹽反應(yīng)堆解決方案，安全性高、反應(yīng)堆高溫低壓運行，在原理上規(guī)避堆芯融化，具備防擴散與固有安全特征。

該船型無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，實現(xiàn)快速停堆、防止事故擴展。根據(jù)江南造船披露的細節(jié)，該船型相對于傳統(tǒng)船型動力系統(tǒng)布置更為緊湊，可提供更多箱位；取消了傳統(tǒng)煙囪機艙棚，采用首房艙方案，核電艙位于舯部。