全球首發，釷基熔鹽核反應堆甩老外30年，核電的“固態電池”來了

中國科學院官宣的重磅消息直接引爆全球能源圈：全球唯一運行并實現釷燃料入堆的熔鹽堆，成功完成釷 - 232 到鈾 - 233 的完整轉換。

1日，央視罕見公開報道了，第四代國產釷基熔鹽核反應堆實現釷鈾轉換，開啟運行的消息。美國、歐盟、印度追了30年的技術，中國超前首發了。

釷基熔鹽堆是第四代核電技術的核心路徑。

熔鹽堆研發始于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。1960年，橡樹嶺國家實驗室在熔鹽實驗堆研究中取得成功，證明了熔鹽堆技術的可行性與可靠性。但是由于其采用液態燃料與其他反應堆主流固體燃料的概念相悖，且不能滿足冷戰時期提取钚的軍事需求，便失去了美國政府的支持。

在美國提出熔鹽堆概念之后，俄、日、法、英等國都相繼開展了熔鹽堆的研究。1964~1965年，英國開展了部分熔鹽快堆的研究工作，與美國同時開展的熔鹽熱堆研究遙相呼應。

20世紀70年代，俄羅斯與歐洲原子共同體開展過Th-233U燃料循環、嬗變等熔鹽堆方面的基礎研究，但1986年切爾諾貝利事故，也使得俄羅斯的熔鹽堆研究幾乎停滯。

回看我國，20世紀70代初，我國也曾選擇釷基熔鹽堆作為發展民用核能的起步點，并于1971年建成了零功率冷態熔鹽堆并達到臨界。但限于當時的科技、工業和經濟水平，最終還是轉為建設輕水反應堆。

后來，上海應物所所長、釷基熔鹽堆核能系統戰略性先導科技專項負責人戴志敏提出，基于國家戰略需求，重新啟動釷基熔鹽堆的技術路線，2011年，中科院圍繞國家能源安全與可持續發展需求，啟動戰略性先導科技專項“未來先進核裂變能——釷基熔鹽堆核能系統（TMSR）”。

2023年10月11日，2MWt液態燃料釷基熔鹽實驗堆首次實現臨界反應；2024年6月17日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）。

在釷基熔鹽堆之前的核電站，之所以沒有解決電力的無限供應，主要有兩大難題，而釷基熔鹽堆把這兩大難題，都給輕松解決了。

首先就是燃料供給的難題。前三代核電技術，燃料棒用的都是鈾，而我們國家是貧鈾國，截止去年，全世界已探明且隨時能開采的鈾礦儲量大概是550萬噸，而中國只有17萬噸，就占3個點。而這17萬噸的鈾礦，八成以上全是些低品相的礦石，雜質太多了，平均含鈾量僅為0.05%，遠不如澳大利亞的0.6%。

因此，中國的核電燃料，長期依賴國外的進口鈾，2010年~2024年，進口鈾礦占我國核電站鈾用量的比例，穩定在83%-90% 之間。這么高的依賴度，萬一國外斷供，我們核電產業不就癱瘓了嗎。

現在該技術的亮點有兩個。

其一，熔鹽堆使用釷鈾核燃料。我國是釷資源大國，已探明儲量超 140 萬噸，占全球近 75%，光內蒙古白云鄂博礦區就有 120 萬噸，相當于 2.8 億噸鈾的能量。這簡直是老天爺賞飯吃。曾有專家對陸地釷資源儲量有過推測：如果樂觀地估計，釷的儲藏量是鈾資源的5~8倍。若能夠將釷用于生產核能，可保我國能源供應千年無憂。

其次、停堆泄漏風險大減。之前的核反應堆不管是民用還是軍用，作為反應原料的核材料，一旦因為外力影響驟然中止反應，都很容易發生泄漏，比較典型的就是切爾諾貝利、日本福島這兩次。

此后，全球多國相繼收緊核電項目：德國宣布終止一切新建核電項目，美國、日本、法國先后下調核電擴張目標；瑞典、意大利通過立法約束本國能源部門的核電計劃。

咱們國家更是暫緩了所有內陸核電規劃。可以說福島核事故中暴露出的安全隱患，大家被鈾燃料的不穩定性和不可靠性，給搞怕了。

但釷堆就不同了，比起鈾堆，它是全方位的穩。釷基熔鹽堆在專門打造的高溫熔鹽環境里，通過中子轟擊釷催生鈾-235，一旦受外力影響，工作環境冷凝消失，鈾-235也隨之消失，失去反應材料的核心堆隨即停止，泄漏風險極低。熔鹽堆可以對核燃料和反應產物進行在線添加和在線分離和處理，使得核燃料充分地燃燒，最終卸出的核廢料很少，約為目前的千分之一左右。

傳統核反應堆為了保證安全，需要大量冷卻水降溫，這一方面產生大量廢水，很容易演變成核廢水，另一方面也意味著反應堆產生的能力，隨冷卻水大量損失，很浪費。

這意味著核電站只能建在水資源相對充沛的區域，軍用艦載/艇載核反應堆，也因此背上了沉重的冷卻負擔。

而釷基熔鹽堆因為特殊的反應環境，對冷卻水的需求微乎其微，使得在干旱地區修建核反應堆，充分利用偏遠地區成為可能（這次實現釷鈾轉換的反應堆就建在甘肅），核動力艦艇也受益匪淺。

最簡單來說就是核泄漏的可能性接近0了，核污染的可能性接近0了，核風險基本就消除了。

然后釷元素我們國家儲存量非常，幾千年用不完，突破了原來核電用鈾元素被卡脖子的瓶頸，可以大規模發展綠色核電了。

核電技術界的“固態電池”已經來了

可以說，釷基熔鹽堆有點類似于核電技術界的“固態電池”。

我們知道，固態電池作為下一代電池技術的重要方向，中國日本美國歐洲等一直在發力攻克，相較于傳統鋰離子電池，由于固態電池完全去除了電池中的液體元素，大大提高存儲和電力傳輸的效率，充電速度也將倍數級提高。

和傳統液態鋰電池相比，固態電解質機械強度很高，可以防止鋰枝晶穿刺，所以固態電池能夠使用比容量極高的鋰金屬負極材料，也杜絕了自燃風險，具備更高能量密度、更快的充電速度、更長的使用壽命以及更高的安全性。

為什么熔鹽堆技術會曾經風靡全球，得到多國的追捧？也是因為它作為核電技術的下一代方向，首先是安全性高——當熔鹽堆內熔鹽溫度超過預定值時，設在底部的冷凍塞將自動熔化，攜帶核燃料的熔鹽隨即全部流入應急儲存罐，使核反應終止，其還可建在地面10米以下，有利于防御恐怖破壞和戰爭襲擊。）

其次是核泄漏風險、核廢料最小化。

其三是防核武擴散——傳統反應堆所產生的核廢料中，有大量易于生產核武器的核燃料钚-239，因此存在核武器擴散的風險，但釷-鈾燃料循環不適于生產武器級核燃料，只能用于產生核能。

此外是不依賴水源，多用途與靈活性。熔鹽堆有潛力提供大量高效、低成本的電力，同時產生可用于各種工業應用的高溫工藝熱：用鹽替代水作為主冷卻劑，可以在大氣壓力下吸收大量熱能，從而使反應堆在非常高的溫度下運行。這可以生產高品位熱能，為鋼鐵、制氫等工業流程的脫碳提供更多可能性。

如果說固態電池全方位補齊了液態電池續航不足、補能速度慢，自燃隱患，安全性不足等各方面短板，那么釷基熔鹽堆在核電技術方面，也有類似的價值與意義。

與第三代核技術相比，熔鹽堆更安全，也更靈活，冷卻劑為氟化鹽，冷卻后即變為固態鹽，既不易泄漏，又不會與水源接觸導致污染。同時，不依賴水源，使得反應堆選址更加自由，一旦技術成熟，可為中國內陸核電建設提供更靈活的廠址選擇，可以說全方位解決了核電技術的短板。

這堆 “戈壁之火” 不僅讓咱們擺脫了對進口鈾的依賴，手握能用上幾千年的能源寶庫，更證明了中國科技的硬實力。

我們或可以腦洞大開一下，以后我們國家就搞電力出口，向全世界出口，像沙特出口石油一樣，我們搞個超級大船，里面放滿儲能電池，充電后，一整船拉到需要的國家，然后放電給他們。這堆 “核燃料湯”，它燒出的可是人類能源的新未來，比核聚變更快更近，釷基熔鹽堆能否成為更可及的終極能源？我們拭目以待。