要搞釷基熔鹽堆,有個繞不開的“硬通貨”——獨居石礦。這種看起來灰撲撲的礦石,是全球釷燃料的“命根子”,可早年它的控制權,偏偏攥在少數國家手里,像一道勒在脖子上的“緊箍咒”:中國釷堆研發明明前景可期,卻要時刻擔心“斷糧”,那種命脈被人攥住的憋屈,成了行業里說不出口的焦慮。
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先看這讓人揪心的全球格局:全球已探明的獨居石礦,大半扎在印度、澳大利亞、巴西這三個國家,加起來占了約70%,光印度就握了全球25%-30%的儲量。更氣人的是,這些國家的獨居石多來自海濱砂礦,釷含量隨便就能到5%~10%,雜質少得很,提取工藝早就成熟。
可人家"小家氣得很":印度直接把獨居石劃為“戰略資源”,靠《原子能法》把出口管得死嚴,只給少數盟友開綠燈;澳大利亞的礦被必和必拓這類跨國巨頭攥著,價格跟著國際市場坐過山車,我們想買還得看人家臉色;巴西的礦雖多,卻裹在鈦礦里,開采權被外資占著,今天能供貨,明天說不定就因政策變卦斷了檔——每一次進口談判,都像在“刀尖上找飯吃”。
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這種被動,早年快把中國釷堆項目逼到墻角。2010年前,廣東電白、廣西沿海雖也有獨居石開采,可儲量少得可憐,釷含量才2%-3%,連實驗堆的“牙縫”都填不滿,只能咬著牙從印、澳進口。
當時一噸獨居石精礦要2萬元,這還不是最糟的——印度曾以“保護國內資源”為由突然收緊出口配額,我們的企業沒辦法,只能花高價從第三方手里“轉買”,成本一下飆上去;澳大利亞也搞過“幺蛾子”,礦業政策一調整,發貨周期硬生生拖慢,實驗進度只能跟著停擺,科研人員看著空蕩蕩的原料庫,急得睡不著覺。
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更讓人擔心的是“技術被綁死”:國際上不少人等著看笑話,說中國要是長期靠進口獨居石,不僅成本被人牽著走,連釷堆燃料技術都得跟著國外的工藝走,這輩子都別想自主。能源安全是國之重器啊,把“糧袋子”交給別人,怎么能安心?
就在整個行業圍著“進口還是自主”糾結時,徐洪杰站了出來,聲音不大卻擲地有聲:“別人的路走不通,我們就從自己的礦里找活路!”他手里的那份礦產報告,像一道光:中國90%以上的釷資源,都藏在稀土礦里!
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甘肅北山、內蒙古白云鄂博那些稀土大礦,開采稀土時剩下的“副產品”里,就藏著大量釷元素。可這“副產品”,是塊出了名的“硬骨頭”:稀土礦里成分亂得像“八寶粥”,除了釷,還有鑭、鈰這些稀土元素,更混著鈾、鐳這些放射性物質,想把釷挑出來,比在沙子里找米粒還難。國際上更是沒人看好,說“這東西規模化提取率超不過60%,成本得比獨居石高1倍多,根本沒商用價值”。
徐洪杰不管這些“不看好”,帶著團隊直接扎進了甘肅北山的稀土礦場。一開始,他們試著用國際通用的強酸浸礦工藝,結果一噸礦要耗1.2噸硫酸,設備被腐蝕得斑斑點點,提取出的釷純度還不到30%,規模化提取率才50%。團隊里的年輕人看著數據,眼圈都紅了,徐洪杰卻拍著桌子鼓勁:“國際經驗走不通,說明我們得走出自己的路!怕什么,我們守著自己的稀土礦,就沒有啃不下的硬骨頭!”
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他們換了思路,用“低溫硫酸焙燒”代替強酸浸礦,這樣既能讓釷和稀土變成可溶性鹽,又能少溶進雜質。可新的難題又來了:釷和稀土的化學性質太像了,怎么把它們分開?團隊沒想著“發明新萃取劑”,而是死磕國際常用的HEHEHP萃取劑。
慢慢的,提取率從50%往上爬:55%、59%、60%……到2020年前后,徐洪杰在生前帶領團隊終于啃下了這塊“硬骨頭”——稀土伴生釷的規模化提取率穩定在55%-60%,純度飆到99.2%以上,完全夠實驗堆用!這不是簡單的技術突破,是中國釷堆從“看人臉色”到“自己當家”的轉折點。
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從稀土“副產品”里提釷,每噸成本降到1.2萬元,比進口獨居石低40%——這不是數字的減法,是中國核能從“被動買單”到“自主定價”的翻身仗!更關鍵的是,原料終于攥在自己手里了:北山礦場每年跟著稀土開采,就能攢下上千噸釷資源,再也不用看國外的臉色談判。徐洪杰團隊還打通了“全鏈條”:北山礦負責富集,包頭稀土研究院提純,最后運到甘肅武威實驗站,把提純后的釷變成氟化物熔鹽燃料,穩穩注入堆芯——這條線,每一環都刻著“中國自主”。
2024年,甘肅釷基熔鹽實驗堆(TMSR-LF1)用這套國產燃料,跑完了含加釷工況的連續120天穩定運行測試!當儀表盤上“連續120天穩定”的燈亮起時,武威實驗站的工程師們忍不住紅了眼、鼓了掌!
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值得期待的是,隨著后續百兆瓦級商用堆的研發推進、全產業鏈規模效應釋放,稀土伴生釷燃料的成本還會進一步下降。有觀點認為,未來隨著技術持續迭代與全產業鏈規模效應的進一步釋放,電費甚至有望降低到0.05元/度,這將為民生用電、高耗能產業發展帶來更大的降本空間與紅利。
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