核能从上世纪中叶开始就成了全球能源圈的热门话题,到现在全球电力里头占了大约一成份额。中国起步不算早,但这些年追得挺猛,核电机组已经超过五十台,发电量占全国总量的五分之一左右。
主要靠铀燃料发电,一公斤铀235裂变放出的能量顶得上两千多吨煤烧完,可中国自家铀矿产量低得可怜,每年就两千吨出头,满足不了需求的两成。到2030年,需求得翻到两万多吨,2040年更夸张,四万多吨。要是国际上卡脖子,能源安全就悬了。全球铀也紧巴巴的,美国都开始琢磨怎么绕开俄罗斯进口。
除了铀,钍这玩意儿潜力大得很。地壳里钍含量是铀的三倍多,一吨钍发电量能顶两百吨铀。中国钍储量世界第二,探明三十多万吨,够用两万年。钍还爱跟稀土矿搭伴,中国稀土产业牛气冲天,提取钍顺手的事。
上世纪四十年代,美国空军想搞核动力飞机,全球打击那种,砸钱研究小型高密度能源。橡树岭国家实验室1965年建起液态燃料钍基熔盐实验堆,热功率7.4兆瓦,跑到1969年。导弹一出来,远程打击轻松搞定,核飞机需求没了,加上提纯贵、消耗大,美国七十年代初就把项目砍了,转头干别的。
中国资源格局正好对得上钍这条路,早在上世纪七十年代就试过手,但那时候技术工业底子薄,搁置了。2011年,铀替代需求急了,技术也上来了,中国科学院重启钍基熔盐堆核能系统研究,上海应用物理所带头,拉上十来家单位。
钍基熔盐堆用液态氟盐当燃料载体和冷却剂,温度高到700度,常压运行,不用高压容器,建起来成本低,结构简单,轻便多了。燃料用得彻底,废料少,经济实惠。不靠水冷,内陆干旱地带也能建,打破了传统核站非得挨海边的限制。
安全性是亮点,熔盐沸点1400度,不会汽化爆炸。万一漏,熔盐流到下面储罐,凉了固化,反应自动停,没堆芯熔毁那套麻烦事儿。零碳排放,放射性低,对人影响小。2017年4月,甘肃武威市民勤县签协议,投220亿建系统。
2018年9月开工,2019年缩比仿真堆搞定,测试合金抗高温腐蚀。美国早年用镍基合金,中国加纳米技术,性能更好。2021年8月,2兆瓦热功率液态燃料钍基熔盐实验堆建成。
2023年6月7日,国家核安全局发运行许可,装料调试。10月临界,2024年6月满功率运行。测试稳了,计划2025年建全球首座10兆瓦钍基熔盐堆电站,2029年临界满功率发电。
美国那套钍基理念,本来是为军用飞机设计的,中国捡回来结合自家情况,逆袭成了能源突破口。橡树岭实验堆验证了钍-232转铀-233的链式反应,中国团队分析报告,优化熔盐配方,燃料利用率高,废料只有传统堆的几分之一。
建设成本低,因为没高压件,不用重型特材,附属设备少,小型化容易。节能高效,热效率高,经济效益明显。使用场景广,不挑地方,戈壁滩上建堆,省水资源。
中国科学院推进熔盐堆发展,2021年西北首座液态燃料钍基熔盐实验堆建成,2兆瓦热功率。国际原子能机构报道,中国自2011年起发力,进展稳。
俄罗斯法国加拿大也搞,但中国在熔盐制备纯化上领先。钍的长期核能潜力大,IAEA说中国2023年发实验堆运行许可证,未来几年测试。电机工程学会报告,钍基熔盐堆研究顺利,聚变堆东超环也牛,但钍堆更接地气。
核能发电专业发展报告里,中国重启钍堆,掌握系列关键技术。橡树岭1965年堆是唯一成功跑钍燃料的,运行四年。中国引领四代核能革命,钍堆比聚变靠谱些。低碳周报提,中国钍堆领先,厂商合作世界首台缩比堆。第四代核能突破,全球唯一钍堆建成运行。三步走战略:实验堆、研究堆、示范堆。甘肃建小型模块化钍基研究堆,高功率密度验证。
江南造船2023年12月发布全球最大24000箱核动力集装箱船,用第四代堆型熔盐反应堆,零排放运营。船长400米,排水24万吨,相当于两航母。钍基熔盐堆动力持久,小型绿色安全,大船首选。挪威船级社认可证书。中子轰击钍-232变铀-233,氟盐传热,二氧化碳三回路发电,电动机推螺旋桨。维护15-20年一次。
实锤江南核集装箱船,004航母能用。简单说,24000TEU超大船装核动力,钍基熔盐全电推进。全球最大核船,15-20年换电池。证券时报,熔盐堆解决方案。核船中方官宣熔盐堆,后面惊喜。钍基相关,研发单位上海。江南官宣最大核集装箱船,钍基原理钍-233裂变。
世界第一钍基熔盐堆核动力30万吨集装箱货轮,江南造。2023年12月5日,中国船舶报报道,昆-24型。中船江南30万吨核船横空,钍基商用。钍基液态燃料熔盐堆,中国10万吨核航母关键词。三回路超临界二氧化碳发电。钍堆舰船新方向,比福特级高浓缩铀好。
中国将建全球首座钍基熔盐堆核电站,2MWt液态燃料实验堆武威建成,2023年6月运行。江南钍堆集装箱船开建,甘肃两兆瓦试运行,白云鄂博钍占全国七成。中国钍堆获进展,军用喜人。燃料装入运行堆,持续不停车热更换。
钍堆前景好,储量富,体积小,安全高,无水依赖,热效率高,废料少。目前没大受关注,但实用化起步。钍堆中国捡回逆袭,核航母靠它。2011年先导专项,20年实现应用。能源独立关键,核站省水。传统航母核动力维护周期长,钍堆简化。核航母先驱,钍堆启动日期定,技术成熟。上海核工院报告,推动材料装备发展,能源独立。
美国弃钍堆,中国发展成这样,能源瓶颈破解,航母动力障碍扫除。钍堆小型化,适合舰载,续航无限,零排放。全球能源格局变,中国领跑四代核技,碳中和助力。资源发挥,国际合作增,技术出口影响大。安全记录好,无事故。能源独立强,海洋力量升。新航母服役,先进动力远洋执行。钍基标志从跟跑到领先,可持续能源保障。
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