能源安全事关国家长远发展,核能是清洁高效的选择,可传统核电总有资源短缺和安全顾虑。中国科学家们不声不响在甘肃戈壁滩上建起钍基熔盐实验堆,它用钍做燃料,储备够我们用两万年,还比传统堆更安全。它也直接破解了世界级技术难题,让中国在第四代核能上领先一步。
我国钍资源储备足够用两万年
中国地大物博,钍元素分布广,尤其内蒙古白云鄂博矿区伴生钍矿多,全国总储量超过28万吨,按现在用电量算,能撑两万年。钍在地壳里含量比铀高三到四倍,我们国家钍资源全球排前几,这家底厚实。传统核电靠铀,中国铀矿少,进口依赖大,钍就成了战略王牌。钍基熔盐堆能把钍-232转成可裂变的铀-233,释放能量,这技术正好匹配我们钍多铀少的国情。早年美国橡树岭实验室1965年建熔盐实验堆,用钍验证可行性,但1973年停了,材料腐蚀和政策原因搁置。
中国从上世纪70年代起步,在上海建零功率冷态堆,达到临界,但工业基础薄,转向压水堆。2011年中科院把钍基熔盐堆列为战略专项,用20年实现应用。科学家们针对熔盐腐蚀这硬骨头,研制耐高温合金,披上防护层。甘肃武威2兆瓦液态燃料试验堆2018年9月开工,2021年主体完工,2023年6月获运行许可,10月首次临界,2024年6月满功率运行,10月加钍试验成功,稳定运行超一年。这堆输出700摄氏度高温,能发电还能供工业热,制氢或合成甲醇,转废气为燃料。
依托钍资源,我们建起独立核燃料循环,从矿采到提纯再到堆用,全链条自主,摆脱铀进口掣肘。这不只解决能源短缺,还提升国家安全屏障。相比美国,我们从跟跑到领跑,靠的就是坚持和创新。
我国成功攻克熔盐腐蚀世界难题
熔盐堆核心是高温氟化物盐,既溶燃料又冷却,常压运行,告别高压爆炸风险。底部冷冻塞设计,温度异常就熔化,熔盐重力流进应急罐,反应自动停,无需人干预。水用量少,适合干旱区。堆内边发电边加燃料,避免长时间停机修。腐蚀是老大难,美国当年就卡这儿,管道锈蚀快。中国团队实验室反复测试合金,浸泡高温熔盐,开发专用镍基合金,耐腐蚀耐辐射。甘肃试验堆用上这材料,运行稳当。
钍基堆安全理念先进,被动特性降低事故概率。传统堆需大量水冷却,极端情况风险高,熔盐堆革了命。我们科学家半个世纪积累,从70年代起步,到2011年专项攻坚,突破材料关。实验堆验证全流程,链式反应启动,钍转化铀-233,能量输出稳定。而且钍基堆不只发电,还能军民融合,提升了舰船续航。
抢先美国建造钍基熔盐试验堆
而美国橡树岭熔盐堆运行四年就停了,中国甘肃堆建成全球唯一运行的。我们2011年转项,2018年建堆,2023年临界,2024年满功率加钍,2025年并网发电。计划2025年开建10兆瓦研究堆,目标2029年运行。相比美国,我们坚持下来,逆袭成功。未来中国商业堆将进行布点,优化结构,减少化石的使用。
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