全球首发，钍基熔盐核反应堆甩老外30年，核电的“固态电池”来了

中国科学院官宣的重磅消息直接引爆全球能源圈：全球唯一运行并实现钍燃料入堆的熔盐堆，成功完成钍 - 232 到铀 - 233 的完整转换。

1日，央视罕见公开报道了，第四代国产钍基熔盐核反应堆实现钍铀转换，开启运行的消息。美国、欧盟、印度追了30年的技术，中国超前首发了。

钍基熔盐堆是第四代核电技术的核心路径。

熔盐堆研发始于20世纪40年代末的美国，主要目的是美国空军为轰炸机寻求航空核动力。1960年，橡树岭国家实验室在熔盐实验堆研究中取得成功，证明了熔盐堆技术的可行性与可靠性。但是由于其采用液态燃料与其他反应堆主流固体燃料的概念相悖，且不能满足冷战时期提取钚的军事需求，便失去了美国政府的支持。

在美国提出熔盐堆概念之后，俄、日、法、英等国都相继开展了熔盐堆的研究。1964~1965年，英国开展了部分熔盐快堆的研究工作，与美国同时开展的熔盐热堆研究遥相呼应。

20世纪70年代，俄罗斯与欧洲原子共同体开展过Th-233U燃料循环、嬗变等熔盐堆方面的基础研究，但1986年切尔诺贝利事故，也使得俄罗斯的熔盐堆研究几乎停滞。

回看我国，20世纪70代初，我国也曾选择钍基熔盐堆作为发展民用核能的起步点，并于1971年建成了零功率冷态熔盐堆并达到临界。但限于当时的科技、工业和经济水平，最终还是转为建设轻水反应堆。

后来，上海应物所所长、钍基熔盐堆核能系统战略性先导科技专项负责人戴志敏提出，基于国家战略需求，重新启动钍基熔盐堆的技术路线，2011年，中科院围绕国家能源安全与可持续发展需求，启动战略性先导科技专项“未来先进核裂变能——钍基熔盐堆核能系统（TMSR）”。

2023年10月11日，2MWt液态燃料钍基熔盐实验堆首次实现临界反应；2024年6月17日首次达到满功率运行；2024年10月，完成世界上首次熔盐堆加钍实验，成为目前世界上唯一运行的钍基熔盐堆（综合实验平台）。

在钍基熔盐堆之前的核电站，之所以没有解决电力的无限供应，主要有两大难题，而钍基熔盐堆把这两大难题，都给轻松解决了。

首先就是燃料供给的难题。前三代核电技术，燃料棒用的都是铀，而我们国家是贫铀国，截止去年，全世界已探明且随时能开采的铀矿储量大概是550万吨，而中国只有17万吨，就占3个点。而这17万吨的铀矿，八成以上全是些低品相的矿石，杂质太多了，平均含铀量仅为0.05%，远不如澳大利亚的0.6%。

因此，中国的核电燃料，长期依赖国外的进口铀，2010年~2024年，进口铀矿占我国核电站铀用量的比例，稳定在83%-90% 之间。这么高的依赖度，万一国外断供，我们核电产业不就瘫痪了吗。

现在该技术的亮点有两个。

其一，熔盐堆使用钍铀核燃料。我国是钍资源大国，已探明储量超 140 万吨，占全球近 75%，光内蒙古白云鄂博矿区就有 120 万吨，相当于 2.8 亿吨铀的能量。这简直是老天爷赏饭吃。曾有专家对陆地钍资源储量有过推测：如果乐观地估计，钍的储藏量是铀资源的5~8倍。若能够将钍用于生产核能，可保我国能源供应千年无忧。

其次、停堆泄漏风险大减。之前的核反应堆不管是民用还是军用，作为反应原料的核材料，一旦因为外力影响骤然中止反应，都很容易发生泄漏，比较典型的就是切尔诺贝利、日本福岛这两次。

此后，全球多国相继收紧核电项目：德国宣布终止一切新建核电项目，美国、日本、法国先后下调核电扩张目标；瑞典、意大利通过立法约束本国能源部门的核电计划。

咱们国家更是暂缓了所有内陆核电规划。可以说福岛核事故中暴露出的安全隐患，大家被铀燃料的不稳定性和不可靠性，给搞怕了。

但钍堆就不同了，比起铀堆，它是全方位的稳。钍基熔盐堆在专门打造的高温熔盐环境里，通过中子轰击钍催生铀-235，一旦受外力影响，工作环境冷凝消失，铀-235也随之消失，失去反应材料的核心堆随即停止，泄漏风险极低。熔盐堆可以对核燃料和反应产物进行在线添加和在线分离和处理，使得核燃料充分地燃烧，最终卸出的核废料很少，约为目前的千分之一左右。

传统核反应堆为了保证安全，需要大量冷却水降温，这一方面产生大量废水，很容易演变成核废水，另一方面也意味着反应堆产生的能力，随冷却水大量损失，很浪费。

这意味着核电站只能建在水资源相对充沛的区域，军用舰载/艇载核反应堆，也因此背上了沉重的冷却负担。

而钍基熔盐堆因为特殊的反应环境，对冷却水的需求微乎其微，使得在干旱地区修建核反应堆，充分利用偏远地区成为可能（这次实现钍铀转换的反应堆就建在甘肃），核动力舰艇也受益匪浅。

最简单来说就是核泄漏的可能性接近0了，核污染的可能性接近0了，核风险基本就消除了。

然后钍元素我们国家储存量非常，几千年用不完，突破了原来核电用铀元素被卡脖子的瓶颈，可以大规模发展绿色核电了。

核电技术界的“固态电池”已经来了

可以说，钍基熔盐堆有点类似于核电技术界的“固态电池”。

我们知道，固态电池作为下一代电池技术的重要方向，中国日本美国欧洲等一直在发力攻克，相较于传统锂离子电池，由于固态电池完全去除了电池中的液体元素，大大提高存储和电力传输的效率，充电速度也将倍数级提高。

和传统液态锂电池相比，固态电解质机械强度很高，可以防止锂枝晶穿刺，所以固态电池能够使用比容量极高的锂金属负极材料，也杜绝了自燃风险，具备更高能量密度、更快的充电速度、更长的使用寿命以及更高的安全性。

为什么熔盐堆技术会曾经风靡全球，得到多国的追捧？也是因为它作为核电技术的下一代方向，首先是安全性高——当熔盐堆内熔盐温度超过预定值时，设在底部的冷冻塞将自动熔化，携带核燃料的熔盐随即全部流入应急储存罐，使核反应终止，其还可建在地面10米以下，有利于防御恐怖破坏和战争袭击。）

其次是核泄漏风险、核废料最小化。

其三是防核武扩散——传统反应堆所产生的核废料中，有大量易于生产核武器的核燃料钚-239，因此存在核武器扩散的风险，但钍-铀燃料循环不适于生产武器级核燃料，只能用于产生核能。

此外是不依赖水源，多用途与灵活性。熔盐堆有潜力提供大量高效、低成本的电力，同时产生可用于各种工业应用的高温工艺热：用盐替代水作为主冷却剂，可以在大气压力下吸收大量热能，从而使反应堆在非常高的温度下运行。这可以生产高品位热能，为钢铁、制氢等工业流程的脱碳提供更多可能性。

如果说固态电池全方位补齐了液态电池续航不足、补能速度慢，自燃隐患，安全性不足等各方面短板，那么钍基熔盐堆在核电技术方面，也有类似的价值与意义。

与第三代核技术相比，熔盐堆更安全，也更灵活，冷却剂为氟化盐，冷却后即变为固态盐，既不易泄漏，又不会与水源接触导致污染。同时，不依赖水源，使得反应堆选址更加自由，一旦技术成熟，可为中国内陆核电建设提供更灵活的厂址选择，可以说全方位解决了核电技术的短板。

这堆 “戈壁之火” 不仅让咱们摆脱了对进口铀的依赖，手握能用上几千年的能源宝库，更证明了中国科技的硬实力。

我们或可以脑洞大开一下，以后我们国家就搞电力出口，向全世界出口，像沙特出口石油一样，我们搞个超级大船，里面放满储能电池，充电后，一整船拉到需要的国家，然后放电给他们。这堆 “核燃料汤”，它烧出的可是人类能源的新未来，比核聚变更快更近，钍基熔盐堆能否成为更可及的终极能源？我们拭目以待。