在全球能源需求持续增长、传统能源面临诸多挑战的当下，新型核能技术成为关注焦点。中国在钍基熔盐堆领域的一系列进展，正为能源格局带来深远影响。
一、钍基熔盐堆研究溯源
熔盐堆研发始于 20 世纪 40 年代末的美国，当时出于对未来能源的探索及核能技术发展需求，美国开启相关研究。1965 年，橡树岭国家实验室建成液态燃料熔盐实验堆（MSRE），这不仅是世界上唯一建成并运行的液态燃料反应堆，更是唯一成功实现钍基核燃料（铀 - 233）运行的反应堆。然而，到了 70 年代，受 “冷战” 等因素影响，美国的熔盐堆研发中止，世界范围内国家层面的熔盐堆研发也近乎停滞。直到 21 世纪初，能源危机、环境挑战、核武技术扩散等问题凸显，钍基核能与熔盐堆研发在世界范围内重获生机，熔盐堆被 “第四代核反应堆国际论坛” 选为 6 个候选堆型之一，相关研究呈急剧上升趋势。
二、中国钍基熔盐堆研究历程
（一）早期探索
20 世纪 70 年代初，中国在核能领域启动 “728 工程”，选择钍基熔盐堆作为发展民用核能的起步点。1971 年，上海 “728 工程” 建成了零功率冷态熔盐堆并达到临界。但受限于当时的科技、工业和经济水平，后续转为建设轻水反应堆。
（二）重启征程
2011 年，中科院围绕国家能源安全与可持续发展需求，部署启动 “未来先进核裂变能 —— 钍基熔盐堆核能系统（TMSR）” 专项，计划用 20 年左右时间在国际上率先实现钍基熔盐堆的应用。2017 年 4 月，甘肃省武威市与中科院签订在武威市民勤县红砂岗建设钍基熔盐堆核能系统项目的战略合作框架协议，该项目分两期建设，总投资 220 亿元。同年 11 月，中科院与甘肃省人民政府签署了 TMSR 项目战略合作框架协议。2018 年 12 月 29 日，中国科学院先进核能创新研究院院长徐洪杰透露，中国已在实验室规模全面掌握这一全新领域的核心技术，相关产业链雏形基本形成，预计 2030 年后在全球率先实现商业应用。2023 年，中科院某研究所团队攻克高纯钍氟盐技术难题，采用特殊的低温多级蒸馏纯化工艺，使钍氟盐纯度达到 99.999%，有力推动了钍基熔盐堆工程化发展。
三、中国发现超大型钍矿及其意义
据《南华早报》2 月 28 日报道，中国在内蒙古白云鄂博矿区首次发现超大型钍矿。该钍矿储量达 100 万吨，据测算可供使用 6 万年，目前已探测 40 万吨储量。这一发现堪称中国能源领域的重大突破，使中国钍矿资源在全球占据重要地位，也预示着全球能源战略格局可能迎来重大变革。而且，白云鄂博矿区伴生的稀土元素为钍金属提纯提供了得天独厚的条件。钍在地壳中储量极为丰富，1 吨钍含的能量相当于 350 万吨煤炭。中国已探明的钍资源够全国使用 2 万年，且钍资源在全球分布广泛，更具可获取性。
四、钍基熔盐堆原理与优势
（一）原理剖析
核反应机制：自然界中的钍主要是钍 - 232，本身不具裂变能力。在吸收一个中子后，转变为钍 - 233，钍 - 233 经两次 β 衰变成为铀 - 233。铀 - 233 是易裂变核素，在中子轰击下发生裂变反应，释放大量能量并产生更多中子，进而引发其他铀 - 233 或钍 - 232 反应，形成自持链式反应。
燃料循环特色：采用独特的在线燃料后处理技术。反应堆运行时，熔盐中的钍 - 232 不断吸收中子生成铀 - 233 并裂变，同时产生裂变产物。在线处理系统可连续分离裂变产物，维持熔盐中燃料的高反应活性，提高燃料利用率，形成以钍为基础的可持续钍 - 铀循环，与传统铀 - 钚循环相比，资源利用率更高，产生核废料更少。
冷却与传热过程：使用熔盐（常见氟化物熔盐等）作为冷却剂，熔盐热物理性质优良，比热容高、导热系数大且蒸气压低，能在高温下高效吸收和传递反应堆热量。在反应堆内，熔盐在泵驱动下循环，吸收热量升温后进入热交换器，将热量传递给二次冷却剂（如水等介质），二次冷却剂再传递给蒸汽发生器产生蒸汽，用于驱动汽轮机发电，冷却后的熔盐返回反应堆继续循环。
堆芯结构与材料：堆芯结构通常采用液态燃料熔盐池式或管式设计。池式中，熔盐燃料和慢化剂等容纳于大型熔盐池；管式中，熔盐燃料在一系列管道中流动，周围是慢化剂和反射层，利于中子慢化、反射和核反应稳定进行。由于堆芯处于高温、强辐射和强腐蚀环境，需特殊材料，如反应堆容器和管道常用耐高温、耐腐蚀的镍基合金，核石墨用作慢化剂和反射层材料，具有良好中子慢化和耐高温性能。
（二）显著优势
安全性卓越：与传统核电站靠铀燃料和水冷却系统不同，钍熔盐堆用液态燃料和熔盐冷却，核燃料溶解在高温熔盐里。遇到地震、断电等极端情况，熔盐迅速凝固，可有效防止核泄漏事故发生。
选址灵活：不需要大量水源，在干旱地区甚至地下均可建设，突破了传统核电站通常需建在沿海或河流附近的限制。
发电效率高：发电效率能达到 45%-50%，远高于传统核电站的 33%。1 吨钍裂变释放的能量相当于 350 万吨煤或者 200 吨铀。
核废料处理优势明显：产生的核废料 100 年就能衰变到无害，处理成本仅为铀废料的千分之一。
五、中国钍基熔盐堆的未来展望
2025 年 3 月，全球首座商用钍基熔盐堆核电站将在中国甘肃武威开建。这座设计热功率 60 兆瓦的第四代核电站，计划 2029 年投入运营。其采用的钍燃料可直接使用天然矿石，配合中国独创的 “干法” 提纯技术，核燃料制备成本降低 70%。独创的 “钍 - 铀循环” 技术，将核燃料利用率从传统堆型的 1% 提升至 98%。
钍基熔盐堆商用化后，对中国意义重大。中国石油、天然气对外依存度超 70%，钍熔盐堆可使中国能源自给率跃升至 90% 以上，有力保障国家能源安全，减少对外部能源的依赖。而且，钍熔盐堆体积小，无需冷却水，是航母理想动力源。中国船舶集团计划建造 30 万吨级钍基核动力货轮，若技术成熟，核动力航母续航力将大幅提升，甚至可能改写海战规则。此外，反应堆余热能蒸发海水，解决沿海城市缺水难题；助力钢铁、化工等高耗能行业用核能替代燃煤，推动 “双碳” 目标实现；还能使高温裂解水制氢成本降低 50%，促进氢能源普及。未来，中国作为全球唯一将钍基熔盐堆商用落地的国家，钍技术有望成为新的出口王牌，在全球能源舞台发挥更大影响力，推动全球能源格局变革。
来源：闾览高科
