核能，是一種清潔、高效、可持續(xù)的能源，但也面臨著安全、資源、廢料等挑戰(zhàn)。

核能發(fā)電

(資料圖片)

為了解決這些問題，國際上正在研發(fā)第四代先進(jìn)核能系統(tǒng)，其中釷基熔鹽堆（Thorium Molten Salt Reactor，TMSR）是一種具有突出優(yōu)勢的技術(shù)路線。

中國科學(xué)院，在這一領(lǐng)域，率先取得了重大突破，建成了世界首個液態(tài)燃料釷基熔鹽實(shí)驗(yàn)堆，并于2021年9月，在甘肅武威成功試運(yùn)行。

位于甘肅武威的兩兆瓦釷基熔鹽堆

這標(biāo)志著，中國在第四代核能技術(shù)領(lǐng)域，取得了世界領(lǐng)先的地位，為中國的能源安全和碳中和目標(biāo)提供了強(qiáng)有力的支撐。

釷基熔鹽堆的原理，是利用加速器產(chǎn)生的中子轟擊釷-232，使其轉(zhuǎn)變?yōu)榭闪炎兊拟?233，從而釋放出大量的能量。

中國釷基熔鹽堆

與傳統(tǒng)的壓水堆等第三代核能技術(shù)相比，釷基熔鹽堆有以下幾大優(yōu)點(diǎn)：

（1）釷資源豐富，分布廣泛，可以有效緩解鈾資源的緊缺和不平衡問題。

釷礦石

據(jù)估計(jì)，地球上的釷資源，至少可以支撐1萬年的核能需求，而中國擁有全球約30%的釷資源。

（2）釷基熔鹽堆，采用液態(tài)燃料和冷卻劑，可以實(shí)現(xiàn)邊運(yùn)行邊加料和清理廢料，提高了燃料利用率和安全性。

中國釷基熔鹽堆

液態(tài)燃料，還可以自動調(diào)節(jié)反應(yīng)速率，避免過熱，或爆炸等事故。

（3）釷基熔鹽堆，使用高溫熔鹽作為冷卻劑和傳熱介質(zhì)，可以實(shí)現(xiàn)高溫、低壓、高效的運(yùn)行。

釷基熔鹽堆示意圖

高溫熔鹽，不僅可以用于發(fā)電，還可以用于工業(yè)熱應(yīng)用、制氫、合成燃料等方面，實(shí)現(xiàn)核能的綜合利用。

（4）釷基熔鹽堆，產(chǎn)生的核廢料量少、放射性低、半衰期短，可以有效減少對環(huán)境和人類健康的影響。

釷基熔鹽堆

同時，釷基熔鹽堆，也可以利用第三代核能技術(shù)產(chǎn)生的廢料，作為補(bǔ)充燃料，實(shí)現(xiàn)廢物利用。

（5）釷基熔鹽堆，具有很強(qiáng)的防擴(kuò)散性能，因?yàn)樗粫a(chǎn)生可用于制造核武器的钚或其他裂變性材料。

釷基熔鹽堆

這，也符合中國，一貫奉行的和平利用核能的原則。

中國科學(xué)院在2011年啟動了“未來先進(jìn)核裂變能”戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)（A類），以釷基熔鹽堆為主要方向之一。

經(jīng)過十年的努力，中國科學(xué)院上海應(yīng)用物理研究所，自主設(shè)計(jì)并建造了2MWt液態(tài)燃料釷基熔鹽實(shí)驗(yàn)堆，這是世界上第一個，也是唯一一個，實(shí)現(xiàn)了液態(tài)燃料釷基熔鹽堆的運(yùn)行的反應(yīng)堆。

中國液態(tài)燃料釷基熔鹽堆

該實(shí)驗(yàn)堆，將在驗(yàn)證核心技術(shù)、開展基礎(chǔ)研究、培養(yǎng)人才等方面，發(fā)揮重要作用，為進(jìn)一步開發(fā)商用化的釷基熔鹽堆，奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

中國科學(xué)院還在山東、上海、廣東等地，建設(shè)了不同型號和規(guī)模的釷基熔鹽堆示范工程，包括固態(tài)燃料釷基熔鹽堆（TMSR-SF）、液態(tài)燃料釷基熔鹽堆（TMSR-LF）和多功能小型模塊化釷基熔鹽堆（TMSR-MS）。

中國液態(tài)燃料釷基熔鹽堆

這些示范工程，將在不同的應(yīng)用場景中，展示釷基熔鹽堆的優(yōu)勢和潛力，為推動釷基熔鹽堆的產(chǎn)業(yè)化和國際合作提供平臺。

結(jié)語

中國的釷基熔鹽堆技術(shù)，是一項(xiàng)具有戰(zhàn)略意義的創(chuàng)新成果，它不僅可以滿足中國日益增長的能源需求，還可以為全球能源轉(zhuǎn)型和氣候變化應(yīng)對，提供新的解決方案。

中國，將繼續(xù)加強(qiáng)釷基熔鹽堆技術(shù)的研發(fā)和推廣，為構(gòu)建人類命運(yùn)共同體和建設(shè)美麗中國做出貢獻(xiàn)。

中國液態(tài)燃料釷基熔鹽堆研究

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