夠中國用2萬年？我國攻克世界級難題，搶先美國打造“無限能源”

甘肅武威的荒漠深處，漫天黃沙的曠野里，靜臥著一座 27 米高的銀灰色建筑，它遠(yuǎn)遠(yuǎn)看上去和普通工廠沒兩樣，沒有多余的裝飾，可走近仔細(xì)一看才發(fā)現(xiàn)，這座建筑既不冒一絲煙，也不排廢水。

更神奇的是，戈壁灘上這鍋特殊的 “核能湯” 大有乾坤，鍋內(nèi)沸騰的是蘊(yùn)藏著巨大潛力的能源，它的 “燃料” 是溫度達(dá) 700 攝氏度的液態(tài)熔鹽，這熔鹽里溶解著一種名為 “釷” 的銀色金屬。

這鍋“湯”能煮多久？科學(xué)家豎起兩根手指，夠全中國用兩萬年。

而萬里之外的美國橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室，幾位白發(fā)工程師正反復(fù)播放中國反應(yīng)堆運(yùn)行視頻，搖頭感慨，美國60年前畫的藍(lán)圖，竟被中國“燉熟了”。

釷基熔鹽堆為何稱得上是世界性難題？它是如何建造出制造“無限能源”的核能湯的？

2025年10月，武威實(shí)驗(yàn)堆實(shí)現(xiàn)滿功率穩(wěn)定運(yùn)行，等于把一條曾被美國放棄的技術(shù)路線重新做成了現(xiàn)實(shí)，這個路線指向釷基熔鹽堆：更強(qiáng)調(diào)安全性、資源可得性和長期供能潛力。

對中國來說，它之所以能快速推進(jìn)，關(guān)鍵不只是“會不會做”，更在于“有沒有料、料從哪來、成本高不高”，內(nèi)蒙古白云鄂博一帶開采稀土?xí)r，會產(chǎn)生大量伴生礦。

過去不少礦渣在市場上并不吃香，甚至要當(dāng)成廢料處理；但現(xiàn)在因?yàn)槠渲泻锌衫玫拟Q元素，價值被重新評估。

現(xiàn)實(shí)情況是，我國的釷礦資源儲備量十分充足，從對外公開的各類統(tǒng)計數(shù)據(jù)來看，總儲量已經(jīng)突破 140 萬噸，在全球已經(jīng)探明的釷礦總儲量當(dāng)中，占比接近四分之三。

更重要的是，九成以上的釷并不是專門去挖出來的，而是稀土開采的副產(chǎn)物，這就意味著原料來源穩(wěn)定、分離獲取的邊際成本更低，資源優(yōu)勢能直接轉(zhuǎn)化為產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢。

從能量賬上看，釷的潛力也很直觀：按折算，1噸釷可帶來的發(fā)電量相當(dāng)于約350萬噸煤，這種量級一旦進(jìn)入規(guī)模化利用，對能源結(jié)構(gòu)、發(fā)電成本和長期供給的想象空間都很大。

并且釷在自然界并不稀罕，沙漠、海邊沉積物、普通巖層里都能找到，只是多數(shù)國家缺少像中國這樣“開采稀土?xí)r順帶富集釷”的條件，很難做到同樣的供應(yīng)強(qiáng)度與成本結(jié)構(gòu)。

美國其實(shí)早就研究過相關(guān)方向，上世紀(jì)60年代，橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室就搞出過熔鹽堆原型，但當(dāng)時冷戰(zhàn)邏輯占上風(fēng)，核工業(yè)更看重能否形成武器級材料的路徑，而不是把安全、清潔放在第一位。

釷基路線在可武器化材料獲取上相對不占優(yōu)勢，技術(shù)選擇就被邊緣化，后來逐漸停擺。

現(xiàn)在中國把實(shí)驗(yàn)堆跑到滿功率，等于把這條路重新接上：資源端有低成本伴生供給，技術(shù)端有工程化推進(jìn)的能力，時間窗口也更適合發(fā)展清潔穩(wěn)定的基荷電源，為了殺戮的效率，美國人舍棄了造福人類的能源。

傳統(tǒng)核電站主要用固體燃料棒，系統(tǒng)里壓力高、對冷卻水依賴強(qiáng)，萬一冷卻出問題，風(fēng)險就會迅速放大。

釷基熔鹽堆的核心變化，是把燃料形態(tài)改掉：不再讓燃料“固定在芯塊里”，而是把含釷物質(zhì)溶進(jìn)氟化鹽熔液中，讓燃料以液體狀態(tài)在系統(tǒng)里循環(huán)。

因?yàn)槿埯}就算處于高溫的工作環(huán)境中，也能一直保持很低的蒸汽壓力，所以相關(guān)反應(yīng)裝置能在接近常壓的狀態(tài)下運(yùn)行，整體的安全風(fēng)險鏈條和傳統(tǒng)壓水堆完全不一樣。

這條路線當(dāng)年美國也走過，橡樹嶺實(shí)驗(yàn)室做熔鹽堆試驗(yàn)時，真正卡死他們的并不是核物理原理，而是工程材料。

熔鹽溫度常在七百攝氏度左右，高溫、強(qiáng)腐蝕的環(huán)境對管道、容器、泵閥都是折磨，普通金屬長期工作很容易被侵蝕穿孔，可靠性過不了關(guān)。

2011年起，中科院組織專項(xiàng)攻關(guān)，團(tuán)隊(duì)在甘肅等地長期駐扎推進(jìn)工程化驗(yàn)證，由于國際上沒有成熟商用樣板可直接照搬，很多關(guān)鍵指標(biāo)只能一邊試、一邊改，更多是從前人的失敗中反推正確的材料與結(jié)構(gòu)方案。

材料科研團(tuán)隊(duì)開展了海量的對比實(shí)驗(yàn)與反復(fù)循環(huán)測試，經(jīng)過不斷調(diào)試優(yōu)化，成功研制出更能抵御高溫熔鹽侵蝕的特種鎳基合金，把最棘手的腐蝕壽命難題，向前推進(jìn)了一大步。

外方工程人員對比后給出的評價是，在同樣工況下，這種材料長時間浸泡的腐蝕量顯著更低，差距可達(dá)到數(shù)量級上的改善。

除了材料，熔鹽堆的安全設(shè)計也更強(qiáng)調(diào)“自動停堆”，反應(yīng)堆底部布置了冷凍鹽栓，平時用冷卻維持固態(tài)封堵。

一旦溫度出現(xiàn)不正常的升高情況，鹽栓會自主融化，熔鹽燃料會在重力的作用下匯入應(yīng)急排放罐，核鏈?zhǔn)椒磻?yīng)也會因幾何條件改變而迅速停止。

這個過程不依賴外部電源，也不要求操作員在幾分鐘內(nèi)做復(fù)雜處置，甚至在缺水條件下仍能完成停堆和隔離，減少了極端事故演化的空間。

在工程落地方面，相關(guān)系統(tǒng)的國產(chǎn)化水平也明顯提高，大量設(shè)備實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)替代，關(guān)鍵部件能夠自主設(shè)計和制造，供應(yīng)鏈?zhǔn)苤朴谌说沫h(huán)節(jié)大幅減少，設(shè)備國產(chǎn)化率突破90%，關(guān)鍵核心設(shè)備實(shí)現(xiàn)100%自主可控。

釷基熔鹽堆的意義不只是把電送上網(wǎng)，更關(guān)鍵是它能穩(wěn)定輸出約700℃的高溫?zé)幔@讓很多原本“用電再用電”的環(huán)節(jié)可以直接用熱來做，能源利用方式會變得更靈活。

因?yàn)橄到y(tǒng)本身對冷卻水的需求很小，不用靠海量江水河水降溫，因此不必沿襲傳統(tǒng)核電的選址模式守在大江大河邊，布局更靈活，反而更適合往缺水地區(qū)布點(diǎn)。

對中國西北沙漠和戈壁而言，這一點(diǎn)很現(xiàn)實(shí)：那里的風(fēng)電、光伏裝機(jī)雖多，但波動大、消納和調(diào)峰成本高，如果有能長期穩(wěn)定運(yùn)行的熱源/電源補(bǔ)上短板，就能把“資源地”變成更可靠的綜合能源基地。

高溫用途里，最直接的是淡化和制氫，用高溫蒸汽做海水淡化，單堆理論上每天可提供約20萬噸淡水，對沿海缺水城市或海島補(bǔ)給都很有吸引力。

再比如高溫電解水制氫，溫度上去后效率可提升約40%，成本有機(jī)會逼近傳統(tǒng)化石能源制氫的區(qū)間，這對綠氫規(guī)模化是個關(guān)鍵變量。

形態(tài)上，熔鹽堆還能做成小型化的模塊化裝置，還有集裝箱大小的微型反應(yīng)堆，計劃用在電網(wǎng)覆蓋不到的海島、邊防點(diǎn)位，減輕燃油補(bǔ)給的壓力，業(yè)內(nèi)也在探討它未來給深空基地供能的可能。

國內(nèi)造船企業(yè)甚至對外正式公布過核動力集裝箱貨船的完整設(shè)計思路，在核心動力技術(shù)的選擇上，明確將技術(shù)路線瞄準(zhǔn)熔鹽堆這一類型的高溫反應(yīng)堆技術(shù)。

經(jīng)濟(jì)賬方面，它的建造成本可能比傳統(tǒng)核電高約30%，但燃料成本預(yù)計能降40%以上，同時碳排放強(qiáng)度可做到遠(yuǎn)低于煤電，接近煤電的1%。

一旦形成工程化規(guī)模，綜合成本并不一定吃虧，也正因?yàn)椴灰蕾嚧罅康⑦m合熱電聯(lián)供，一些“一帶一路”沿線的沙漠國家開始關(guān)心：這種裝置是否能以“租用”或成套輸出的方式引入。

在武威實(shí)驗(yàn)堆的控制室里，年輕工程師看著運(yùn)行曲線趨于平穩(wěn)，更多人把它當(dāng)作一個長期項(xiàng)目：先把實(shí)驗(yàn)堆跑穩(wěn)，再走向更大功率的示范。

在相關(guān)發(fā)展規(guī)劃中，定下了 2035 年前后百兆瓦級示范堆成功并網(wǎng)的目標(biāo)，倘若按計劃穩(wěn)步推進(jìn)，能源供給的空間會更廣闊，受外部能源價格和供給掣肘的程度也會下降。

這并非什么彎道超車，而是徑直換了一條全新賽道，從荒漠到深藍(lán)，這把名為“釷基熔鹽堆”的利劍，才剛剛出鞘。