我國核能科技迎新突破！“換道超車”將打破對鈾依賴

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　　環球零碳

　　碳中和領域的《新青年》

　　來源：新華社

　　撰文：Penn

　　編輯：小雨

　　→這是《環球零碳》的1738篇原創

　　能源獲取路徑，已成為地緣政治的一個新戰場。

　　美國準備讓自己成為石油、天然氣和煤炭等化石燃料的首要供應國。相比之下，中國則在光伏、風機、電池等清潔能源技術領域占據主導地位。

　　在全球核能復蘇、AI引發能源需求風暴的大背景下，核能正成為中美科技博弈的另一個焦點。當下，從SMR到第四代核能技術，再到可控核聚變，都有雙方你追我趕的競爭。

　　近日，中國核能科技再次迎來新的突破。用我國儲量豐富的釷作核燃料，這不再是科幻，而成為了正在發生的現實。

　　中國科學院10月31日發布消息，近期位于甘肅省武威市民勤縣的釷基熔鹽實驗堆建成并首次實現堆內釷鈾核燃料轉換，初步證明了利用釷資源的技術可行性，為后續規模化利用釷燃料奠定了重要科學基礎。

　　這一進展被視為中國在第四代核能領域扔下的”王炸”，標志著中國核能研發掌握了“換道超車”的關鍵技術，將為中國能源安全提供全新解決方案。它不僅成為全球唯一運行的熔鹽堆，也是我國目前唯一建在戈壁灘的核反應堆，有望破解我國“核燃料長期依賴進口”的困局。

　　上海應用物理研究所所長戴志敏明確目標：以2035年為節點，建成百兆瓦級釷基熔鹽堆示范工程并落地應用，加速技術升級與工程轉化，為國家開辟安全可靠的釷基能源發電新路徑。

　　圖說：中國核能科技實現新突破

　　來源：央視新聞

　　這座由中國科學院上海應用物理研究所牽頭打造的2兆瓦液態燃料釷基熔鹽實驗堆，是我國自主研發、設計和建設的第四代先進裂變核能系統，也是目前國際上唯一運行并實現釷燃料入堆的熔鹽堆。

　　這座實驗堆于2020年1月正式動工，2024年6月首次達到滿功率運行標準，同年10月又創下全球首次熔鹽堆加釷的紀錄，一系列進展推動我國在國際上率先建成兼具特色與優勢的熔鹽堆、釷鈾燃料循環研究平臺。

　　該實驗堆采取了創新的一體式堆本體設計，將堆芯、燃料鹽泵、換熱器等核心設備集成在反應堆主容器內，顯著降低了放射性泄漏風險，提高了反應堆的安全性。截至目前，該堆整體國產化率已超90%，關鍵核心設備實現100%國產化，供應鏈完全自主可控。

　　釷基熔鹽實驗堆以釷作為核燃料、以液態氟化物熔鹽作為冷卻劑，具有安全、無水冷卻、高溫輸出等優點。作為我國第四代核裂變反應堆技術的核心代表，釷基熔鹽堆的安全特性尤為突出。不同于多數核反應堆需在高壓環境下運行，它全程在常壓狀態下工作，從根本上消除了高壓爆炸的風險。

　　圖說：釷基熔鹽實驗堆建成

　　來源：央視新聞

　　中國核能發展長期受到鈾資源匱乏的約束。理論上，每建一座百萬千瓦級核電站，每年就要消耗約200噸天然鈾。中國每年消耗的鈾資源中，80%以上依賴進口，容易受到地緣政治沖擊。

　　而中國釷資源的探明儲量已超140萬噸，占全球總儲量近四分之三。而且，這些釷資源多與稀土伴生，每開采1噸稀土就能附帶回收200公斤釷，相當于開采稀土附贈釷資源。

　　釷基熔鹽堆的橫空出世，讓中國核能迎來“換道超車”的關鍵契機——它打破了傳統核電對鈾燃料的依賴，將我國儲量豐富的釷作為核燃料。這不僅大幅降低了核燃料的獲取成本，更順帶解決了稀土開采的增值利用，一舉兩得。

　　圖說：高溫核能綜合利用系統

　　來源：央視新聞

　　釷本身并不能直接發生裂變，需要用中子轟擊釷原子核，將其轉化為高效裂變的鈾-233。與傳統的鈾基核電站相比，除了燃料來源的革命性突破，釷基熔鹽堆在安全性與選址靈活性方面優勢巨大。

　　傳統的鈾基反應堆是名副其實的用水大戶，一座百萬千瓦級常規核電機組，每小時需消耗數千噸冷卻水，用于帶走反應堆核芯產生的巨額熱量，否則堆芯就可能因過熱引發熔毀風險。

　　但釷基熔鹽堆采用的高溫熔鹽，本身就能在600至700攝氏度高溫下保持穩定液態，在運行過程中，無需外部水源補給，僅靠熔鹽在封閉回路中的自然循環，就能持續帶走堆芯產生的熱量，從根本上杜絕因冷卻失效引發的安全隱患。

　　正因為有了這套“不口渴”的冷卻系統，讓釷基熔鹽堆擺脫了傳統核電的選址束縛，有望走向更廣闊的天地。它不需要像傳統核電站那樣“傍海而居”，能瀟灑地建在我國西北內陸的沙漠里。

　　圖說：釷熔鹽反應堆廠房中庭

　　來源：chinadaily

　　事實上，中國并非首先利用釷資源的國家。冷戰時期，美國率先開展釷基熔鹽堆研究，卻因釷無法用于制造核武器而放棄，轉而全力發展鈾基反應堆。蘇聯、印度等國也研發過釷基熔鹽堆，但卡在了熔鹽腐蝕、在線燃料處理等技術瓶頸上。

　　其中，最棘手的難題是熔鹽腐蝕。高溫氟化鹽能溶解絕大多數金屬，曾導致美國實驗堆的管道三個月就報廢。中國科研團隊研發出鎳基合金材料，經過上萬次腐蝕實驗，終于找到”抗腐蝕配方”，使管道壽命延長至10年以上。

　　釷基熔鹽堆不需要大量用水，也就不需要像傳統核電站那樣建在大海或大江大河邊上，而能建在偏遠的沙漠中。一旦技術成熟，釷基熔鹽堆將可在中國內陸干旱地區大量建設，提供穩定清潔的能源。

　　另外，釷基熔鹽堆體積小、功率密度高，可模塊化設計成”核動力包”。中國已開展船舶核動力研究，若應用于遠洋貨輪，一次加注釷燃料可續航10年，碳排放接近零。這項技術未來也可能為極地科考站、月球基地等極端環境供電。

　　作為第四代核裂變反應堆技術的核心代表，釷基熔鹽堆不僅在安全性能與能源效率上實現跨越式升級，更有望破解我國“核燃料長期依賴進口”的困局，讓中國穩穩站上全球熔鹽堆核能技術的領跑位置。

　　參考材料：

　　[1]https://news.cnr.cn/kuaixun/20251101/t20251101_527415629.shtml

　　[2]https://news.cnr.cn/native/gd/20251101/t20251101_527416017.shtml

　　[3]https://china.huanqiu.com/article/4OxeEv2ePVg

　　[4]https://www.zaobao.com.sg/news/china/story20251103-7757476

　　[5]https://www.chinadaily.com.cn/a/202511/01/WS6905af81a310f215074b86a8_2.html

　　[6]https://interestingengineering.com/energy/china-thorium-fuel-conversion-molten-salt-reacto