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中国即将建设全球首个钍熔盐反应堆，开启能源革命
中国即将建设全球首个钍熔盐反应堆，开启能源革命
2024年10月，甘肃武威的实验堆成功实现全球首次钍熔盐堆加钍的实验；到了2025年，科研团队通过运行数据验证了钍—铀核燃料的转换，中科院将在2025年11月正式公布这一突破性成果。这个成就不仅让人联想到炼金术般的奇迹，实际上却是第四代核能技术的强大体现。中国拥有丰富的钍资源，当前已探明的钍储量达到28.7万吨，单靠内蒙古一个矿区的钍储量，就足以满足全国需求长达20万年。如此庞大的数据让人感到难以置信，但它确实是真实存在的。
要理解这一切，首先得明白钍熔盐堆的工作原理。这是一种第四代反应堆技术，结合了两种与主流核电截然不同的发展方向。一方面是钍铀转化，目前全球的核电站主要依赖铀235为燃料，但铀稀缺且昂贵，容易受到外部因素的限制。而钍熔盐堆使用的是钍232，虽然钍232本身不进行裂变，却能够吸收中子转化为铀233，这种铀233才是真正能够进行裂变的燃料。这一过程将反应堆转变为一座燃料工厂，既能消费钍作为燃料，又能在反应过程中产生新的燃料。
另一方面，熔盐冷却的方式也颠覆了传统。在主流核反应堆中，冷却剂通常是水，因此许多核电站都被迫建设在沿海地区。钍熔盐堆则将燃料和冷却剂融合在高温熔融的氟化盐中，使得熔盐同时承担了燃料的运载和冷却功能，将裂变产生的热量传递到外部热交换器进行发电。这种新型设计的首要优点就是大幅提升了安全性，几乎实现了“物理上不可能出事”的理想状态。熔盐在常温下即为液态，不必承受高达150大气压的环境压力，从根源上消除了堆芯熔毁和爆炸的风险。此外，其自动“熄火”机制更是令人称道，当反应堆遇到停电或冷却异常时，底部的固态盐塞将融化，液态燃料会在重力作用下流入应急储存罐，核反应随之终止，无需人工干预。
在进一步分析中，我们可以发现，钍熔盐堆还可以依靠熔盐在封闭回路中的自然循环来持续带走堆芯的余热，而传统核电站需要每小时消耗数千吨冷却水。如果钍熔盐堆最终商业化，建于各种类型的地区，不再局限于海边，就可有效提升电力的普遍性，比如在内陆沙漠或戈壁滩中都能够建立。这也正是甘肃武威实验堆选择建设在戈壁滩的原因之一，向外界展示这一技术的无限可能性。同时，科学家们还憧憬着在月球上建立钍基核反应堆，为未来的月球基地提供稳定电力，这样的设想也并非遥不可及。
再回到钍的具体储量上，钍在地壳中的自然丰度约是铀的三至四倍，然而全球经济可采的储量受到勘探程度等多种因素的限制。中国查明的钍工业储量为28.7万吨，是典型的富含钍而贫铀的国家。此时，中国铀资源的进口依赖度已经超过70%，能源安全始终是悬而未决的问题。如果钍熔盐堆能够实现商业化，这条依赖线就会大幅度松动。此外，钍还有一个优势：作为稀土矿的伴生元素，中国在这一领域拥有领先的冶炼技术，其他国家在钍的分离上将面临巨大困难，而中国能在开采稀土的同时高效提取钍，从而形成完整的产业链。
尽管钍熔盐堆的技术前景诱人，但为何其他国家未能跟进？实际上，这一技术早在美国橡树岭国家实验室便已有研究，并在超过半个世纪前便被提出。但美国在经历多次尝试后未能将其转化为实际可用的反应堆，其背后的原因与国家政策和冷战格局息息相关。在上世纪五十年代，美苏紧张对峙之下，美国需要能够生产钚239的反应堆来支持武器项目，钍熔盐堆因其在军事用途上的适用性较差，最终被冷落。而此时，中国则走上了一条另一条发展道路，2011年启动了钍基熔盐堆专项并于2020年进入建设阶段，并在2023年初成功实现首次临界。而今，中国正稳步推进，预计将在2026年启动一座10兆瓦的研究堆建设，计划于2035年前后建成百兆瓦级示范堆并实现并网发电。
这一进程的稳步推进不仅显示了中国在钍熔盐堆领域的技术实力，也设定了高门槛，其他希望追赶的国家在具备完整稀土产业链以及强大电力基础设施的情况下，难以迅速跟进。总体看，中国在钍熔盐堆的探索将有效推动未来的能源格局，确保国家的能源安全。
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