够中国用2万年！我国攻克世界级难题，抢先美国建造“无限能源”

有这样一种核能源，多到几乎用不完，反应起来十分安全，产生的有害废物还特别少，这听起来简直是未来感十足的完美能源！它正是世界各国争相研究的第四代核能技术：钍基熔盐堆。它不仅能发电，还能彻底改变一个国家的能源命运。

在这场激烈的能源竞赛中，有一个国家悄悄实现了从“追赶者”到“领跑者”的跨越。克服了世界级难题，率先建成了让全球瞩目的实验堆，把曾经的“能源幻想”变成了触手可及的现实，而这个国家，正是中国。

更安全的能源

简单来说，“钍基熔盐堆”是一种用“钍（Th）”元素作为核燃料，熔融状态的氟化盐来冷却和携带燃料的第四代核反应堆。相比传统核能，它有两大革新。

首先是燃料革新。传统核电站大多用铀，但我国的铀矿储量并不丰富，很大程度上依赖进口。而钍在我国的储量非常可观，已探明就超28万吨。而且这些钍很多还是开采稀土矿时产生的“副产品”。据估算，这些钍资源理论上足以支撑我国2万年的能源需求。

其次是形态革新。传统的反应堆一般用固体核燃料棒，而在钍基熔盐堆里，核燃料直接溶解在高温熔融的氟化盐中，是一种像水一样可以流动的液体。这种模式下，反应堆可以在常压下运行，不像传统反应堆在高压环境运行，存在爆炸风险。

同时它还自带“安全保险”。在堆底有个“冷冻塞”，一旦系统意外过热，冷冻塞就会熔化，液态燃料会依靠重力全部流入应急储存罐，链式反应自动停止。这样就从物理上就杜绝了堆芯熔毁，造成事故的可能。

此外，钍基熔盐堆还有两大突出性优势。首先是它反应后生成的核废料极少，只有传统核电站的百分之一左右，大大减轻了未来对环境的负担。

其次应用范围也远超发电，反应堆能产生700℃以上的高温，这些热量可以直接用来规模化地制造 “绿氢”，进行大规模海水淡化，甚至为钢铁，化工等高耗能行业提供清洁热源。

美国为何放弃？

钍基熔盐堆并不是一个近些年才有的全新概念。有关技术探索早在半个多世纪前就拉开了序幕。上世纪40年代末，美国启动了一个科幻感十足的项目：核动力轰炸机。即一种依靠核燃料，可以长时间持续飞行，而无需加油的轰炸机。

实现这一目标，就需要一种体积小，效率高又足够安全的核反应堆，于是，液态熔盐作为燃料和冷却剂的想法应运而生。在此背景下，大名鼎鼎的橡树岭实验室（ORNL）接下了重任，并在1965年，成功建造并运行了世界上首个液态燃料熔盐实验堆。

这证明了钍基核燃料在技术上是可行的。然而，美国后来却主动放弃了对这一技术的投入。原因主要有两方面。

一是需求因素。由于洲际导弹技术迅猛发展，用导弹就能更高效，更安全地完成战略打击任务，核动力轰炸机也就失去了军事价值。同时，冷战背景下，美苏都更倾向于发展更成熟的铀反应堆，短时间无法满足军事需求的熔盐堆路线也就很难获得足够的政策和资金支持。

二是技术挑战。熔盐堆运行时，温度极高，而且熔盐具有强烈的腐蚀和放射性性，同时还要承受强大的辐射。以当时的材料学水平，很难研制出能长期抵抗这种极端恶劣环境的合金材料。这意味着即便堆型投入使用，后期的维护成本和不确定性也会非常高。

正因为这种种原因，美国最终在这个关键岔路口选择了放弃。颇有意味的是，他们并没有把这项技术束之高阁，而是将所有研究资料公之于众，仿佛是为未来的“有缘人”留下了一颗等待发芽的种子。

中国突破 领跑全球

美国或许不曾料到，几十年后，让这颗种子破土而出的，会是隔海相望的中国。

早在上世纪70年代，上海的“728工程”就已经瞄准了钍基熔盐堆技术。1971年，我国成功建成“冷态堆”实验装置，验证了这条技术路线的可行性。不过，受限于当时国内的工业和经济水平，这项颇具前瞻性的探索不得不被长期搁置。

直到2011年，国家科学院重启“钍基熔盐堆核能系统”技术专项，打算用20年左右的时间，在这场未来能源的竞赛中占据主导地位。这其中最大困难依然是材料技术。要想发展钍基熔盐堆，就必须找到一种能长期适应高腐蚀高辐射恶劣环境下的超级材料。

经过无数次失败与攻关，我国的团队交出了完美答案：一种名为GH3535，具有极强的抗腐蚀性，抗高温和抗氧化性的新型镍基合金，完美地解决了这道世界难题，为反应堆的建造奠定了最坚实的基石。

2023年10月，在甘肃武威的戈壁滩上，美国人当年未竟的目标，终于开花结果：我国自主研发的2兆瓦液态燃料钍基熔盐实验堆（TMSR-LF1）首次实现临界链式反应，并在2024年6月顺利满功率状态运行。

2024年10月，反应堆又实现了在运行中成功添加钍燃料的实验。这一刻，标志着我国成为了世界唯一真正实现钍基熔盐堆运行并验证其核心功能的国度。

当然，这还只是宏伟蓝图的第一步。接下来的第二步更加关键：在武威建设一个发电功率为10兆瓦的小型模块化研究堆，计划在2025年动工，目标是2030年并网发电。这将是一个更接近商业电站的工程化样板，旨在解决实际应用中的各种工程和技术问题。

结尾

这场由“钍”带来的能源变革，安静却深刻，它关乎国家命运，也连接着我们每个人的日常生活。或许未来有一天，我们可以真正告别对化石能源的依赖和焦虑，呼吸更清洁的空气，享受更稳定廉价的电力，过去的干旱地区，更能用核能余热淡化出的滚滚的清泉。

当然，从实验堆到大规模的商业推广，还有无数工程和技术挑战需要攻克。但毫无疑问，我国已经拿到了这张未来能源竞赛中最具潜力的入场券，并且跑在了最前面。这是一个充满希望的起点，一个由中国人亲手点亮，属于全人类的绿色能源新起点。