中国“换道超车”的能源方案

今日快讯 2025年11月06日 13:45 3 admin

本文首发于今日头条，谢绝转载

11月1日，中科院宣布位于甘肃省民勤县沙漠中的2兆瓦液态燃料钍基熔盐实验堆首次实现钍铀核燃料转换，成为目前全球唯一运行并实现钍燃料入堆的熔盐堆。

这一进展被视为中国在第四代核能领域的重大突破，钍铀核燃料转换则是“换道超车”的关键技术。

甘肃省民勤县拍摄的2兆瓦液态燃料钍基熔盐实验堆厂房，主要目的是测试与收集数据。

简单来说，传统核反应堆都是采用“铀”作为燃料的，一方面中国境内很缺铀，80%以上依赖进口，另一方面铀燃料本身也存在诸多问题。

而中国探明的“钍”储量超140万吨，占全球总储量近四分之三——这些钍资源多与稀土伴生，相当于开采稀土附赠钍。

11月2日的《科技日报》报道称：

“常规核电站多选址沿海，核心原因是需大量水资源为堆芯冷却。钍基熔盐堆采用钍元素作为核燃料，内部循环的不是水，而是熔融后的氟化盐。

高温熔盐既能作为核燃料的承载体，又能作为冷却剂高效传递热量，不用一滴水，未来有望在内陆地区建设安全又高效的核电站。”

据悉，在甘肃省民勤县沙漠中这座钍基熔盐实验堆是从2023年10月11日启动运行的，由中国科学院上海应用物理研究所负责设计运营，在经历了两年的测试后才将阶段性成果予以公布。

按照规划，中国钍基熔盐堆建设将分三步走：

第一步为2025年前建成2兆瓦实验堆，实现钍—铀转化和稳定运行，获取关键数据（已实现）；

第二步到2029年，建设10兆瓦小型模块化示范堆，验证商业化可行性，形成核心设备产业链；

第三步到2035年，推进百兆瓦级电站建设，在甘肃、新疆等钍矿富集区形成规模化应用，带动装备制造、熔盐材料等产业集群发展。

众所周知，可控核聚变被认为是人类能源问题的终极解决方案，目前位于安徽合肥的紧凑型聚变能实验装置项目也在紧锣密鼓进行。

但核心技术探索往往不能完全押注一条技术路线，而是要多线并举。

钍铀核燃料转换作为传统核裂变路线的一个分支，某种意义上是实现可控核聚变之前的一个重要过渡性方案，相比核聚变，它更加“看得见，摸得着”。

过去很长一段时间里，中国的核反应堆技术落后于美国和法国，尽管在建数量已经成为全球第一，但那更多是执行力和工程建设能力的体现。

一旦钍基熔盐堆技术得到充分验证，中国将获得明显超越当前核电技术的新平台，不但地域建设不再受限，而且因钍基熔盐堆体积小、功率密度高，更方便实现业界期盼已久的“核动力包”。

随着小型“核动力包”成本下降，它将有可能被应用于沿海岛屿和远洋货轮上，届时核动力货船不再是梦，对石油的依赖将明显降低。

实际上，根据《自然》杂志最近发布的数据，美国核电成本在1960年代后不断飙升，而中国的核电成本已在近十几年下降了一半，双方成本曲线如下图所示。

超大规模、低成本、高效的电力设施是中国经济发展的一个重要优势，因为各行各业都离不开电，降低用电成本就是降低居民生活成本乃至全社会工业运行成本。

英国《金融时报》近日报道称，为了帮助AI竞赛领域的企业，中国正为部分大型数据中心提供高达50%的电费减免，此举将有利于字节跳动、阿里巴巴和腾讯等科技巨头，同时也有利于华为、寒武纪等国产半导体供应商。

通俗点解释就是以力破巧，尽管单个芯片华为、寒武纪不如英伟达，但通过降低用电成本，可以用数量堆质量。

事实上，AI竞赛存在三个平行进行的赛道：算法赛道、硬件赛道和电力赛道，之前大家主要聚焦在前两个赛道，而忽视了大模型训练及应用的巨大电力消耗。

以GPT-3为例，其训练一次所需电量高达1287兆瓦时，相当于3000辆电动汽车绕赤道行驶8圈所耗电量的总和，而用户端的ChatGPT平均一天的耗电量就达到数百兆瓦时。

随着训练算法复杂程度不断升级、大模型参数成倍增长以及用户端需求提升，整个人工智能行业的能源消耗量正呈指数上升态势。

日前微软已与星座能源公司达成协议，购买了一座核电站未来20年的电能，用于为该公司的数据中心供电；OpenAI则计划自己建造一座核电站，以解决人工智能带来的极端能源需求。

谷歌、亚马逊、甲骨文等大厂也纷纷进军核电领域，能源与科技的关系正再次变得紧密。

中美历年发电量曲线，红线为美国，绿线为中国。

近代以来诞生过两个全球霸权——英国和美国，二者都引领了一场能源革命。

工业革命有三大标志：煤炭、钢铁和蒸汽机，历史书中习惯于用较多篇幅介绍作为“高科技产品”的蒸汽机，其实煤炭工业的角色同样关键。

煤炭是第一次工业革命的前提条件，没有稳定高热值的能源，蒸汽机无法普及，也无法支撑钢铁冶炼的高温工艺。

英国一度拥有全球最大规模的煤炭工业，18世纪中后期英国生产了全世界煤产量的三分之二，煤炭业雇员总人数高达120万。

正因为英国的煤炭储藏量非常丰富，所以才支撑着起工业革命的蓬勃发展。

描绘第一次工业革命时期英国的画面。

美国在能源领域的地位同样不容忽视。

二十世纪上半叶，美国是全球第一大产油国，1940年全世界原油产量为2.94亿吨，美国原油产量是1.83亿吨。

太平洋战争爆发前，日本进口的石油中有90.8%来自美国，对日石油禁运是导致日本铤而走险的重要原因之一。

由于二战前夕海军舰队、航空业和机械化部队已高度依赖石油，且当时全球石油产地相当集中，因此二战某种程度上是一场“抢油大战”。

这里面处于超然垄断地位的是美国，独占全球石油产量的60%，而且事实上掌控着墨西哥和委内瑞拉的石油产量（约占全球10%）。

剩下三成产量里，有12%位于里海附近的苏联巴库油田——1942年德军夏季攻势的核心目标即夺取该油田，最终被阻挡在高加索山脉一带。

5%在荷属东印度群岛，即今天的印尼，夺取此处油田是日本发动太平洋战争的重要初衷。

5%在罗马尼亚，著名的普洛耶什蒂油田是二战时期德国最重要的石油来源。

其余产量分布在中东，当时伊拉克、伊朗、沙特等国已经发现了许多油田，但缺乏开采设备和运输通道，缓不济急。

可以这样讲，美国掌握全球七成石油产量是二战盟军获胜的物质基础，德日两国因严重受限于石油供给，战争战略很大程度围绕“夺油”展开。

汇集全球能源巨头的美国休斯敦。

塑造新版国际秩序最便捷的方式是依靠开创性的科技进步，率先打开下一个时代的宝盒。

依靠量的堆积（GDP/工业产能）很难实现质的跨越（彻底压倒对手），即便实现，其过程也容易像一战二战那样沦为惨烈的消耗。

设想一下，假如人类从此告别石油时代，石油不再重要、石油-美元也不再重要，将是怎样一番场景……

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