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中国全球首个钍基熔盐堆实现燃料自产，清洁能源格局或将重塑

今日快讯 2025年11月04日 15:59 2 admin


中国全球首个钍基熔盐堆实现燃料自产，清洁能源格局或将重塑

在广袤的甘肃戈壁深处，一座2兆瓦（MW）的实验堆正悄然运行——它不靠铀，不用水，甚至无需停机换料。更惊人的是，它能“边烧边造”核燃料：将自然界储量丰富的钍（Thorium）转化为可裂变的铀-233，实现近乎无限的能源循环。2025年11月初，中国科学院上海应用物理研究所官宣：全球首个**钍基熔盐堆**（TMSR）已成功完成**钍燃料加载与在堆转化实验**，首次获得钍在熔盐堆内运行的完整实验数据。


这不仅是中国在第四代核能系统上的重大突破，更可能成为全球能源转型的关键转折点。


### 一、从“借铀”到“造铀”：能源自主的终极路径


长期以来，全球核电依赖铀-235作为主要燃料。但天然铀中可直接用于裂变的铀-235仅占0.7%，其余99%以上为不可裂变的铀-238，需通过昂贵且敏感的浓缩工艺才能利用。而中国铀资源贫乏，对外依存度超过70%，能源安全始终受制于人。


钍的出现，彻底改写了这一逻辑。**钍-232本身不可裂变，却可通过中子俘获转化为铀-233——一种高效、清洁的裂变燃料**。更关键的是，中国钍资源极为丰富。仅内蒙古一处稀土矿尾矿中，就蕴藏约**10万吨钍**，按当前全国年发电量计算，足以支撑中国**连续供电上千年**。


上海应物所的实验堆正是抓住了这一“天然优势”。自2023年10月11日实现首次临界以来，该堆持续稳定运行，并于2024年6月实现满功率发电。今年10月，团队首次向熔盐燃料中加入天然钍，成功观测到钍-232→铀-233的完整转化链。这意味着，**中国已掌握“在堆内自产核燃料”的核心技术**，无需外部燃料工厂，彻底摆脱对铀浓缩与燃料元件制造的依赖。


### 二、熔盐堆：颠覆传统核电的“第四代革命”


与传统压水堆（PWR）相比，钍基熔盐堆堪称“降维打击”。


首先，**燃料即冷却剂**。钍与铀溶解于高温氟化盐中，形成700°C以上的液态燃料，既参与裂变反应，又带走热量。整个系统在常压下运行，**无高压爆炸风险**——福岛核事故的主因正是高压蒸汽爆炸，而TMSR从根本上规避了这一隐患。


其次，**可在线加料、连续运行**。传统核电站每18个月需停堆更换燃料棒，而TMSR只需向循环回路中注入新钍盐，即可实现“边烧边补”，发电效率提升30%以上。


第三，**无水冷却，内陆部署无忧**。中国70%的能源负荷集中在中东部，但传统核电站因需大量冷却水，只能建在沿海。TMSR完全不依赖水冷，未来可在西北戈壁、西南高原甚至大型船舶上部署，真正实现“能源随需而建”。


更令人振奋的是其**固有安全性**。一旦发生异常，堆芯底部的冷冻塞自动熔化，高温熔盐流入被动安全罐，迅速冷却固化，将放射性物质牢牢封存——**无需外部电源、无需人工干预**，堪称“傻瓜式安全”。


### 三、全球竞逐：中国为何能率先突破？


钍基熔盐堆并非新概念。早在1960年代，美国橡树岭国家实验室就建成8MW实验堆（MSRE），验证了技术可行性。但因冷战转向铀-钚快堆路线，该项目于1976年被叫停。此后数十年，全球仅有少数实验室进行小规模研究。


中国则自2011年起将其列为**战略性先导科技专项**，由中科院牵头，集结近百所高校与企业，投入超百亿资金，构建从材料、泵阀、仪表到燃料循环的完整产业链。关键设备——如耐高温腐蚀的哈氏合金管道、高精度熔盐泵、在线燃料处理系统——全部实现**100%国产化**。


反观欧美，虽有Terrestrial Energy、Moltex等初创公司推进熔盐堆商业化，但受限于监管壁垒、资本耐心与供应链短板，进展缓慢。美国能源部2024年报告坦言：“中国在TMSR工程化方面领先5–8年。”


### 四、普通人能感受到什么？不止是电费降价


对公众而言，TMSR的意义远超“多一种核电站”。


- **电价更稳**：钍燃料成本仅为铀的1/10，且不受国际地缘政治影响，长期可降低电价波动。

- **空气更清**：一座1000MW TMSR年发电量相当于减少300万吨煤炭燃烧，助力“双碳”目标。

- **就业更多**：一个百兆瓦级示范堆将带动高端材料、精密制造、智能控制等产业链，创造数千高技能岗位。

- **出海更强**：无水、小型化、高安全的TMSR特别适合“一带一路”国家，未来或成中国高端装备出口新名片。


而对能源行业，TMSR将重塑游戏规则。它不仅是基荷电源，还可耦合制氢、海水淡化、区域供热，成为**综合能源枢纽**。在风光电不稳定的背景下，TMSR提供全天候零碳电力，是构建新型电力系统的“压舱石”。


### 五、未来已来：2035年，百兆瓦级示范堆将点亮戈壁


据官方规划，中国将在甘肃武威建设**100MW级TMSR示范工程**，目标2030年建成，2035年实现商业化推广。若成功，这将是人类历史上首个投入实用的钍基熔盐堆电站。


更长远看，TMSR技术还可拓展至**太空核动力**、**深海能源站**甚至**核动力航母**。其高能量密度与无水特性，恰是极端环境能源供给的理想方案。


当然，挑战仍存：熔盐腐蚀性控制、燃料在线处理、放射性废物最小化等课题仍需攻关。但正如上海应物所研究员徐洪杰所言：“我们不是在追赶，而是在定义下一代核能的标准。”


### 结语：能源自主，从来不是一句口号


从“两弹一星”到“华龙一号”，中国核工业走过了从模仿到并跑的历程。如今，凭借钍基熔盐堆，中国正试图在第四代核能赛道上**率先领跑**。


这不仅关乎技术领先，更关乎国家能源命脉的自主可控。当西方还在为核电安全与废料处理争论不休时，中国已在戈壁深处点燃了一盏“永不熄灭的熔盐之灯”。


未来十年，世界或将见证：一场由东方发起的清洁能源革命，正从实验室走向现实。

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