釷資源夠用兩萬年？中國突破核能新技術(shù)，美國為何當(dāng)年走錯路

在甘肅武威的戈壁灘上，一座看似普通的建筑內(nèi)部，正進(jìn)行著一場能源革命。這里的科學(xué)家們成功讓一種名為“釷”的金屬轉(zhuǎn)變?yōu)楹巳剂希@項(xiàng)突破可能改變中國的能源未來。

釷是一種銀色金屬，在我國儲量相當(dāng)豐富。專家估計，我國的釷資源若能充分利用，可滿足數(shù)千年的能源需求。這與我國鈾資源相對匱乏的狀況形成鮮明對比，過去核燃料長期依賴進(jìn)口的局面有望徹底改變。

從零到一的突破

去年底，中國科學(xué)院上海應(yīng)用物理研究所牽頭的2兆瓦液態(tài)燃料釷基熔鹽試驗(yàn)堆實(shí)現(xiàn)釷鈾核燃料轉(zhuǎn)換。這使我國成為全球唯一運(yùn)行并實(shí)現(xiàn)釷燃料入堆的國家。

這項(xiàng)技術(shù)的原理是將釷轉(zhuǎn)化為可裂變的鈾-233。簡單來說，釷本身不能直接用作核燃料，但通過中子轟擊，釷-232會轉(zhuǎn)變?yōu)殁?233，從而產(chǎn)生能量。科學(xué)家形象地稱之為核能領(lǐng)域的“點(diǎn)石成金”。

為何美國放棄了這項(xiàng)技術(shù)

其實(shí)美國早在上世紀(jì)50年代就研究過釷基熔鹽堆，但后來選擇了放棄。

當(dāng)時處于冷戰(zhàn)時期，美國更傾向于發(fā)展能生產(chǎn)武器級核材料的钚基快堆技術(shù)。一位參與過美國核武器計劃的科學(xué)家后來表示，這是一個“可以原諒的錯誤”。

另一個原因是當(dāng)時全球鈾資源勘探發(fā)現(xiàn)豐富，石油供應(yīng)也充足，開發(fā)鈾資源的緊迫性不足。直到近年來，隨著對可持續(xù)能源和核廢料管理問題的關(guān)注，釷基熔鹽堆技術(shù)才重新引起全球興趣。

無水冷卻的革命性優(yōu)勢

與傳統(tǒng)核電站不同，釷基熔鹽堆不需要建在海邊或大河旁。它采用高溫熔鹽作為冷卻劑，不需要大量水資源。這意味著核電可以走進(jìn)內(nèi)陸，為更多地區(qū)提供清潔能源。

在安全方面，這種反應(yīng)堆具有獨(dú)特優(yōu)勢。它在常壓下運(yùn)行，避免了高壓容器爆炸的風(fēng)險。即使出現(xiàn)異常情況，反應(yīng)堆也會自然停止，不會造成放射性物質(zhì)泄漏。2016年，美國一家權(quán)威科技雜志將釷基熔鹽堆評為“失效安全”的核能技術(shù)。

半個世紀(jì)的技術(shù)追夢

我國對釷基熔鹽堆的研究并非一帆風(fēng)順。早在上世紀(jì)70年代初，我國就曾啟動相關(guān)研究，但由于當(dāng)時科技和工業(yè)基礎(chǔ)無法支撐如此超前的技術(shù)，最終轉(zhuǎn)向了更成熟的壓水堆路線。

直到2011年，中國科學(xué)院啟動了“未來先進(jìn)核裂變能”專項(xiàng)，這項(xiàng)技術(shù)才獲得新生。經(jīng)過十多年努力，科研團(tuán)隊(duì)攻克了材料、設(shè)備研制等一系列技術(shù)難題，實(shí)現(xiàn)了核心設(shè)備全部國產(chǎn)化。

未來的能源圖景

釷基熔鹽堆不僅能發(fā)電，還能與可再生能源形成互補(bǔ)。它產(chǎn)生的高溫可以用于制氫，為氫能經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供支撐。這些特性使其成為構(gòu)建多能互補(bǔ)低碳能源系統(tǒng)的理想選擇。

科學(xué)家計劃在2035年左右建成百兆瓦級示范堆并實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)發(fā)電。這意味著不久的將來，我國能源結(jié)構(gòu)可能發(fā)生深刻變化。

釷基熔鹽堆技術(shù)不僅關(guān)乎能源安全，更代表著一種可持續(xù)發(fā)展路徑。它使用的釷資源常與稀土伴生，在開采稀土的同時就能獲得核燃料，大大降低了成本。這種技術(shù)產(chǎn)生的核廢物較少，有助于解決核廢料處理難題。