满足2万年能源需求! 中国突破"无限能源": 开建全球首座钍熔盐堆

新一代核电站，也就是第四代核电站堆型要来了。

以前你听说过什么重水堆或轻水堆，用的核燃料不是铀就是钚。核电站还要建在水源充足的地方，以方便给反应堆降温。

如今，随着第四代核电站堆型即将开建，上述核电站的典型特点，在它的身上将统统不复存在。

那么，新的核电站堆型究竟是什么类型呢？未来的建设规划又会是怎样的格局呢？

明年开建，2029年运行

第四代核电站堆型为熔盐反应堆，将使用钍为核燃料，又被称为钍基熔盐反应堆核电站。明年将要动工建设，20209年建成并实现满功率运行。

它有以下几个特点：

水不再是冷却剂。以往核电站，都要用大量的水给反应堆降温，所以全世界的核电站，大多数都建在沿海地区。

新的反应堆，水被高温熔盐取代，后者的特点是化学性能稳定，低压而又高温。而且，还具有高热容等热物特性。

这样一来，反应堆的体积就会小很多，整体会变得轻量而紧凑，建设的成本也会大大降低。尤其是在现在模块化的建设理念下，整体建设的时间也会缩短。

另一方面，既然不需要用水降温，那么核电站未来的选址范围就扩大了。熔盐反应堆，既可以建在别的地区，也能建在干旱的内陆，甚至就连地下都能建设。

去年，我国就在甘肃的民勤县，建成了一个实验性的堆型，为将来的正式开建做试运行研究。

多年来建成的核电站，要么是铀要么是钚，核电站越建设越多，对铀和钚的依赖也越来越大。

偏偏这两种物质，在地球上的储量都不高。对比之下，钍的储量要比铀高，而且世界上的多数还储存在我国的地下。

根据此前的公开资料显示，国内钍的储量相比铀高出6倍，已探明储量预估在28万吨上下，在世界上排名第二。

也就是说，以后要是大规模使用钍作为核燃料，我国将具备储量丰富的巨大优势。

从其他特点来看，不用大量的水就能运行，熔盐反应堆本身的温度可以达到700℃以上，高温既可以发电，也可以直接转化为工业热源加以利用。

去年建成的是为实验研究所用，即将开建的，要在2029年实现满功率运行。也就是说，未来对新核反应堆的使用，要从本世纪30年代开始。

目前，推动这项进程的是中科院上海应用物理研究所，去年民勤县建成的实验堆型，建设和运营都是该单位。近期披露的最新建设报告书，也是由该研究所发布的。

值得一提的是，虽然这是新一代的核反应堆，但各国对它的研究，实际上已经持续了几十年的时间。

不早点利用，皆因武器适用性不高

几千年来，人类孜孜以求的，就是需要一种像太阳这样稳定的热源。从烧火到冶炼金属，从学会使用热源烧水驱动蒸汽机，再到后来学会使用热源驱动发电机发电，人类对能源的需求越来越大。

到了20世纪30年代，科学家终于从实验中看到了核裂变的现象。发现这一里程碑特征的，正是德国的科学家哈恩等人。

后来二战开启，希特勒也授意德国的科学家们，对于核裂变展开了有针对性的研究。只不过天意弄人，德国直到战败都未能将核裂变的巨大威力真正武器化。

反倒是美国和苏联取得先机，他们从德国获得了大量的资料乃至科学家，美国更是又抢先一步，把原子弹扔到了日本。

而这种武器化的核裂变，驱动其产生巨大威力的，正是铀和钚。扔在广岛的原子弹，使用的是铀235，长崎的则是钚239。

正是由于率先使用了这两种核燃料，接下来几十年，人类利用核能基本上就被框定在了这个范围内。

可实际的情况是，除了铀和钚，能够利用的还有钍。而且，美国人当年在研究的时候，也对钍的特性进行过各种实验。最早，军方想把钍的特性发挥到飞机上。

日本投降的第二年，由美国空军主导的一项名为ARE的计划就秘密展开了。它的意思是飞行器反应堆实验。

听名字就能明白，当时的军方，想把巨大的核能运用到飞机的动力上，美国人更是想制造出具有核动力的轰炸机。

而这项研究所使用的核燃料，正是钍。就是说，这是钍首次被军方看中并打算利用。

接下来，相关项目持续了8年，橡树岭国家实验室终于在1954年，制造出了一种可用于飞机动力的核反应堆，据说它的功率有2.5兆瓦。

不过，科学家们努力研制出来的东西，军方后来却不用了。因为上世纪50年代，在德国飞弹的基础上，美国人逐渐掌握了洲际导弹的技术。

使用常规燃料，就能让导弹飞得更远，作战理念发生变化，核动力轰炸机的研究就此搁浅。钍作为核燃料，这也是它第一次被人类束之高阁。

此后十几年的时间，各个大国要么在研究铀和钚为基础的核武器，要么在研究飞得更远的导弹，根本没有把钍放在眼里。

直到上世纪60年代，核能在民用领域的各种研究才展开了。1965年，美国的科学家把原来建好的飞行器反应堆，改建成了8兆瓦的钍基熔盐反应堆，此后还进行了实验运行。

相关研究大约持续了五六年，正当科学家准备将钍基熔盐反应堆，进一步推向实用性阶段时，美国政府却突然不再拨付研究经费了。

原来，上世纪70年代，美苏之间的冷战如火如荼，美国更愿意将各种核能武器化。而钍和铀以及钚不一样，它难以生产出武器级的核燃料。

正是在这种情况下，美国政府并不想在这方面浪费资金。就这样，有关钍的利用此后几十年再没有掀起什么波澜。

值得一提的是，不光美国在这一领域研究了，我国在上世纪70年代也进行过相关的研究。

728工程转向

1970年2月8日，正是728工程的启动之日。以上海原子核研究所为主要单位的机构，起初研究的是钍基熔盐反应堆。

按照当时的规划，要建成功率为25兆瓦的实验堆。但由于各种因素，这一研究在两年后停止了。

从1972年开始，所有研究转向为轻水反应堆。再后来首建的秦山核电站，一期的30万千瓦压水堆，就是在转向后的研究基础上推动的。

也就是说，不管是国内还是国外，上世纪六七十年代的研究，对于钍的利用都没有深入下去。这其中有技术的限制，同样也跟当时整体的社会背景有关。

总之，钍作为一种可以被利用的核燃料，此后近半个世纪的时间，一直没有被重视。直到进入21世纪后，随着各国开始探索新型的核电站反应堆，钍基熔盐反应堆这个老物件，才又重新进入了人类的视野。

关于钍基熔盐反应堆规划

还在2011年，国内便重新启动了这项研究。熔盐反应堆再次吃香，而钍作为核燃料自然也被重视了。

根据此前的规划，甘肃的武威成为接下来的试验与示范应用基地。计划用20年的时间，真正实现钍基熔盐反应堆的应用。

不光是国内，国外在这一领域也展开了研究。美国、法国、俄罗斯、日本以及韩国，凡是拥有核能应用技术的国家，都推出了相关的研究规划。

具体来看，钍作为核燃料可利用的，主要是钍232，它虽然不是实用的核燃料，不容易发生裂变反应，但通过吸收慢中子，钍232最终会转化成铀233，后者进而就变成了一种易裂变的核燃料。

也就是说，未来核电站的发展，将逐渐用钍取代使用多年的铀。主要的因素，是钍基熔盐反应堆的安全性相对较高。

相对安全，产生核废料少

自从人类大规模利用核能发电以来，不断发生着各类核泄漏事故。从切尔诺贝利，到近期的福岛核电站，一旦发生核泄漏事故，后果便延绵不绝。

而熔盐既能当燃料又能当冷却剂，在反应堆开始工作时，不需要压力容器，无论是成本还是安全性都更好。

反应堆本身不需要燃料组件，从而就不会发生堆芯熔化事故。熔盐还能在环境温度中快速凝固，一系列特点都有利于降低核泄漏风险。

从钍的角度看，它的裂变性能很低，早早就不被军方看好，不用其制造核武器。这就意味着，未来用钍做核燃料，可以降低核扩散的风险。

此外，钍做核燃料产生的核废料，相比于现在广泛应用的铀235，产生的废料只有后者的千分之一。这样一来，核废料的处置难题也大大降低。

结语

从目前的规划来看，到2030年前后，钍基熔盐反应堆核电站将会投入应用。之后，该类型的核电站将会进一步推广发展，有可能会逐步取代传统的铀燃料核电站。

而且，国内钍的储量丰富，广泛分布在20多个省区市。比如内蒙古包头地区，现在探明的储量，就占全国总储量的80%以上。

可能唯一让不少网友感到不爽的是，我国的储量虽然不低，可世界上储量最高的国家居然是印度。

但不管怎么样，对于核能的利用与研究，安全性将会与效率逐步一致。未来传统能源逐渐枯竭的情况下，围绕核能的研究，不管是哪种技术和方向，都还会进一步向纵深发展。

而钍基熔盐反应堆，便是未来新探索发展的初始方向。