改寫(xiě)核能史！全球唯一釷基熔鹽堆連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，中國(guó)技術(shù)領(lǐng)跑世界

2025年4月，中國(guó)科學(xué)院上海分院披露重磅消息：位于甘肅省武威市民勤縣的熱功率為2兆瓦的液態(tài)燃料釷基熔鹽實(shí)驗(yàn)堆（代號(hào)：TMSR-LF1）已實(shí)現(xiàn)連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，成為目前全球唯一運(yùn)行中的釷基熔鹽堆。這標(biāo)志著人類(lèi)在第四代核電技術(shù)上邁出關(guān)鍵一步。

不同于目前全球90%以上采用的鈾基壓水堆，釷基熔鹽堆以釷元素為燃料、熔鹽為冷卻劑。

該實(shí)驗(yàn)堆自2018年破土動(dòng)工以來(lái)，歷經(jīng)八年攻堅(jiān)，于2023年10月首次實(shí)現(xiàn)臨界反應(yīng)，2023年12月成功發(fā)電，2024年6月達(dá)到滿功率運(yùn)行，2024年10月完成世界首次熔鹽堆加釷實(shí)驗(yàn)。

作為國(guó)際上公認(rèn)的第四代核電技術(shù)代表，釷基熔鹽堆相較于傳統(tǒng)裂變堆擁有諸多革命性優(yōu)勢(shì)。

首先是燃料優(yōu)勢(shì)。全球釷資源儲(chǔ)量是鈾的3-4倍，而中國(guó)釷礦儲(chǔ)量又居世界前列，僅內(nèi)蒙古白云鄂博礦的釷儲(chǔ)量就可供國(guó)內(nèi)使用上千年，徹底打破鈾資源短缺的困局。釷本身不直接裂變，需在反應(yīng)堆中轉(zhuǎn)化為鈾-233，但整個(gè)過(guò)程產(chǎn)生的放射性廢物比鈾基反應(yīng)堆減少80%以上，且毒性衰減周期從數(shù)萬(wàn)年縮短至數(shù)百年。

其次是安全優(yōu)勢(shì)。熔鹽堆采用氟化鋰-氟化釷混合熔鹽作為燃料，燃料與冷卻劑合二為一，在600-700℃的常壓下運(yùn)行，徹底摒棄傳統(tǒng)壓水堆的150個(gè)大氣壓高壓環(huán)境，不再需要用水做冷卻。傳統(tǒng)壓水堆一旦失壓易引發(fā)熔堆事故，而釷基熔鹽堆具有“被動(dòng)安全”特性。如果反應(yīng)堆出現(xiàn)故障，熔鹽可依靠重力自流至地下安全罐，衰變熱通過(guò)空氣自然冷卻即可消解，無(wú)需外部動(dòng)力冷卻，從設(shè)計(jì)上杜絕了堆芯熔毀風(fēng)險(xiǎn)。而且液態(tài)燃料與熔鹽一體化流動(dòng)，可"邊發(fā)電邊換料"，運(yùn)行靈活性遠(yuǎn)超固態(tài)燃料反應(yīng)堆。

由于不需要用水做冷卻，熔鹽堆可以建在內(nèi)陸干旱地區(qū)，比如甘肅武威的那個(gè)釷基熔鹽堆就建在戈壁荒漠，其核心反應(yīng)裝置深埋地下，宛如給反應(yīng)堆套上"金鐘罩"，既能抵御極端自然環(huán)境，又能利用戈壁的空曠地形實(shí)現(xiàn)安全隔離。

此外，熔鹽堆具有小型化潛力，可制成集裝箱式移動(dòng)反應(yīng)堆，為月球基地、火星探測(cè)提供穩(wěn)定能源，助力我國(guó)航天強(qiáng)國(guó)建設(shè)。中國(guó)船舶集團(tuán)發(fā)布的全球首型24000箱核動(dòng)力集裝箱船，就采用熔鹽堆技術(shù)，安全性與經(jīng)濟(jì)性均優(yōu)于傳統(tǒng)船用反應(yīng)堆。

中國(guó)釷基熔鹽堆的實(shí)驗(yàn)堆-研究堆-示范堆"三步走"戰(zhàn)略正在穩(wěn)步推進(jìn)。目前熱功率2兆瓦液態(tài)燃料堆已完成全流程驗(yàn)證，成為全球唯一運(yùn)行中的釷基熔鹽堆；發(fā)電功率10兆瓦的小型模塊化研究堆，計(jì)劃2025年在甘肅武威動(dòng)工建設(shè)，重點(diǎn)驗(yàn)證高功率、高輻照工況下的關(guān)鍵技術(shù)，為大型商業(yè)堆提供數(shù)據(jù)支撐；示范堆計(jì)劃2030年前建成。此外，我國(guó)規(guī)劃到2035年建成5-10座商用釷基熔鹽堆。

這項(xiàng)技術(shù)的突破不僅源于科研人員的執(zhí)著，更得益于國(guó)家對(duì)"顛覆性技術(shù)"的戰(zhàn)略布局。從2011年啟動(dòng)“釷基熔鹽堆核能系統(tǒng)（TMSR）”國(guó)家重大科技專(zhuān)項(xiàng)到2025年全球唯一連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，中國(guó)釷基熔鹽堆已有15年攻關(guān)史，在中科院上海應(yīng)用物理研究所、中核集團(tuán)等200多家單位的共同努力，攻克了一系列“卡脖子”技術(shù)。

例如，高溫熔鹽對(duì)管道和設(shè)備的腐蝕性極強(qiáng)，普通鋼材幾分鐘就會(huì)被溶解。為了讓釷基熔鹽堆擁有更長(zhǎng)的運(yùn)行壽命，降低維護(hù)成本，我國(guó)科學(xué)家研發(fā)出了可耐1000℃高溫的新型鎳基合金，將熔鹽腐蝕速率控制在每年0.1毫米以下，壽命較傳統(tǒng)材料提升10倍。