2025科學十大進展的核能關鍵詞：億度穩(wěn)態(tài)與釷鈾轉(zhuǎn)換

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2025 年度 “中國科學十大進展” 發(fā)布，嫦娥六號、柔性金剛石薄膜這些高精尖成果讓人眼花繚亂。

但作為對能源問題格外關注的老登，還是驚喜的發(fā)展十大進展竟然有兩個核能關鍵詞：

可控核聚變大科學裝置實現(xiàn) “億度” 穩(wěn)態(tài)運行

基于熔鹽堆的釷鈾核燃料轉(zhuǎn)換技術取得突破

一起聊聊這兩件事

先說說 “人造太陽”

全超導托卡馬克核聚變實驗裝置。

新聞中輕描淡寫的 “億度運行”，在專業(yè)領域里分量極重。

此前我們雖能實現(xiàn)上億度高溫，但那是短暫的 “閃燃”，如同打火機瞬間點火，溫度雖達標卻無法持續(xù)，能量產(chǎn)出遠小于輸入，屬于 “入不敷出” 的狀態(tài)。

而此次的關鍵突破在于穩(wěn)態(tài)運行。

在上億度高溫環(huán)境下，讓極不穩(wěn)定的等離子體被磁場約束穩(wěn)定束縛，既不觸碰裝置內(nèi)壁、也不快速冷卻，還要維持足夠長的時間，難度堪比在狂風暴雨中用筷子夾住一顆高速旋轉(zhuǎn)的玻璃珠。

此次進展，意味著我們在高約束模式（H-mode）下的長脈沖運行技術實現(xiàn)了重大跨越。盡管距離商業(yè)發(fā)電所需的能量增益因子Q值大于1甚至大于10仍有差距，但這一成果證明，我們在等離子體控制、超導磁體穩(wěn)定性以及第一壁材料抗熱負荷能力等方面，已觸碰到工程化應用的門檻。

這絕非單純的實驗室數(shù)據(jù)刷新，而是從 “科學可行” 向 “工程可行” 邁出的堅實一步，更是未來能源自由的關鍵入場券。

再看甘肅武威的釷基熔鹽堆（TMSR）

這項進展的專業(yè)價值也很獨特，更具中國特色的戰(zhàn)略意義。

傳統(tǒng)核電站多為壓水堆，需以鈾-235 為燃料，且依賴大量水冷卻、慢化中子。

這使得核電站只能布局在沿海、沿江等水源豐富的區(qū)域，同時鈾資源全球分布不均，我國鈾礦儲量本就不充裕，長期依賴進口存在能源安全隱患。

釷基熔鹽堆則完全打破了這一邏輯：

其一，燃料換成釷。釷在地殼中的儲量約為鈾的三四倍，我國內(nèi)蒙古、江西等地釷資源尤為豐富，堪稱 “天然寶庫”。

其二，冷卻劑摒棄水，改用熔融氟化鹽。這一改變極具顛覆性：熔鹽堆可在常壓下運行，徹底消除高壓容器爆炸風險；熔鹽熱容大，即便發(fā)生事故導致管道破裂，流出的熔鹽遇空氣冷卻凝固后，會將放射性物質(zhì)封閉在固體中，不會像福島核事故那樣產(chǎn)生大量放射性蒸汽擴散。

其實中國最早想搞的就是這個技術路線，只是當時還不成熟。

新聞中提到的 “實現(xiàn)釷鈾核燃料轉(zhuǎn)換”，是該系統(tǒng)商業(yè)化的核心。

釷-232 無法直接裂變，需在反應堆中吸收中子轉(zhuǎn)化為鈾-233才能發(fā)生裂變反應，而 “轉(zhuǎn)換比” 能否達到 1 以上，決定了反應堆是僅能消耗現(xiàn)有燃料，還是能實現(xiàn)燃料自我增殖。

此次突破，表明我們在在線后處理、熔鹽化學控制等技術難點上，已實現(xiàn)關鍵突破。

為啥說具有中國特色呢？

西北地區(qū)水資源匱乏，但風光資源豐富，同時坐擁大量釷礦。傳統(tǒng)火電、水電在此發(fā)展受限，光伏、風電又存在間歇性短板。

若能在戈壁灘上建設無需水冷卻、安全性高、可利用本地礦產(chǎn)的釷基熔鹽堆，作為基荷電源為風光能源調(diào)峰，西北能源布局將實現(xiàn)全新突破。

十大科學進展中有了2個核能關鍵詞。

一個聚焦核聚變這一終極能源，破解人類長遠發(fā)展的能源天花板問題；

一個立足國情發(fā)展釷基熔鹽堆這一第四代核裂變技術，解決能源安全、地理限制、資源卡脖子等當下難題。

當然，新聞中的 “實現(xiàn)突破” 與真正的大規(guī)模商用之間，仍有諸多工程化難題亟待攻克。

所以，我想這新聞中科學進展之所以叫 “進展”，正因為它從未止步于終點。

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