《纽约客》丨美国如何让中国在核电领域取得优势

How America Gave China an Edge in Nuclear Power

尽管如今两国正竞相发展原子能技术，但中国最先进的反应堆却是与美国科学家合作的成果。

作者：科林·琼斯，是一位居住在纽约的记者和纪录片制片人。

（配图说明）一张螺旋状结构的特写照片。1970年，田纳西州熔盐反应堆实验中的高温溶剂萃取柱。（照片来源：美国能源部 / 史密斯收藏 / Gado / Getty）

今年4月，在中国科学院上海分院的一次演讲中，物理学家徐洪杰宣布了一项重大突破。十多年来，他的团队一直在研发一种实验性核反应堆——这种反应堆使用裂变材料与熔融盐混合而成的“岩浆”作为燃料，而非传统的固体燃料。该反应堆两年前已投入运行，本身就是一项了不起的成就：它是全球唯一正在运行的此类反应堆，相比目前主流的水冷式核电站，它有望更安全、更高效。而徐洪杰此次宣布的是，他的团队已成功实现不停堆换料，展现出对这一新系统的高度掌控能力。

这项成就本身已足够耀眼，但徐洪杰选择此时宣布，也赋予了其地缘政治意义。就在几个月前，中国人工智能公司深度求索（DeepSeek）震惊了美国科技界——这家规模不大的中国初创企业，竟开发出一款可与硅谷巨头相媲美的大语言模型。徐洪杰将他的熔盐反应堆置于同样的叙事框架下：这又一个信号表明，中美之间的技术差距已然弥合。

徐洪杰解释说，他们团队的设计基于上世纪60年代在田纳西州建造的一座实验反应堆，即“熔盐反应堆实验”（MSRE）。该项目在70年代初因失去联邦资金而被迫终止。几十年后，徐的团队深入研究了MSRE的一切资料，使其“起死回生”。他将这一过程比作“龟兔赛跑”：美国“懈怠犯错”，而中国则抓住了“超越”的机会。

现实情况并非一场竞赛，而是一场合作。不到十年前，徐的团队曾与众多美国核科学家密切合作：麻省理工学院（MIT）为中方辐照石墨样品；伯克利的核工程师飞赴上海审阅原始设计；到2015年——或许也是中美科学界关系最友好的时期——徐所在的上海应用物理研究所（SINAP）与全球首座熔盐反应堆所在地、田纳西州的橡树岭国家实验室（ORNL）签署了一项联合研发协议。

这些协议可视为里根时代新自由主义的产物：它们允许国家实验室将其设施和人员“出租”给外部机构，后者在提供资金的同时，可对项目期间美方实验室所开发的技术拥有专有权利。通常，这促进了公共机构向私营部门的技术转移。但ORNL与SINAP的协议却开创了先例：一家中国国有实验室向美国实验室支付数百万美元，用于开发熔盐反应堆所需的材料与管道系统。

从一开始，美方就认为中国人会率先建成熔盐反应堆——毕竟，是中国在为此投入巨资。美国虽也有少量熔盐研究经费，但远远不够，这也是橡树岭研究人员愿意接受中方支持的原因。通过合作，美方希望推进一种结构更简单的反应堆研发：其中熔盐仅用作冷却剂，而非燃料载体。“预算就是预算，”当时负责该协议的橡树岭首席研究员戴维·霍尔科姆（David Holcomb）在一次会议上坦言。

十年后的今天，支撑此类合作的政策与假设已被彻底颠覆。2016年唐纳德·特朗普赢得总统大选后，美国能源部切断了与SINAP的联系，并威胁吊销向中国出口核技术的美国公司的许可证。特朗普第二任期内，对华敌意有增无减。“如果你写这篇关于联合研发协议的报道，新政府会把所有人都当作‘邪恶合作者’开除，”一位美国核企高管告诉我。他这话只有一半是玩笑。当我向橡树岭请求提供有关熔盐研究的信息时，媒体关系经理回复：“这次我们恐怕帮不上忙。”之后，对方还淡化了该实验室与SINAP的合作程度。当我试图联系已转入私营领域的霍尔科姆，以及曾在SINAP合作期间担任橡树岭主任的托马斯·梅森（Thomas Mason），分别向爱达荷国家实验室和洛斯阿拉莫斯国家实验室提出采访请求后，两家机构均不再回复。这种沉默与几年前形成鲜明对比——彼时霍尔科姆多次接受媒体采访，橡树岭甚至开放参观其最初安置熔盐反应堆的设施。

我两次致信徐洪杰，均未获回复。随后，2025年11月，徐洪杰去世，据报道是在办公桌前工作时离世。

霍尔科姆2015年所称的“共同利益”与“开放科学”时代，如今已被“地缘战略影响力”和“国家安全”等新口号取代。这些论调已获共和党与民主党一致认同，试图以民族主义重振一个因数十年收缩而萎靡的产业。但此举是否足以让美国核工业在国际市场上具备竞争力，甚至在国内实现盈利，仍有待观察。

要理解当今核能领域正在发生什么，有必要回顾所谓的“第一核时代”——即1942年恩里科·费米（Enrico Fermi）首次实现可控链式裂变反应，到1979年宾夕法尼亚州三里岛核电站二号反应堆部分熔毁之间的37年。在这一时期的巅峰（约1960年前后），美国占全球核能研发投入近70%。由于核能横跨国防与民用工程，可谓双重受益：由此诞生了一系列日益恐怖的武器，以及大量实验性和商用反应堆，使美国成为全球最大核能生产国。如今美国仍保有这一头衔，但中国很可能在2030年左右接过这一桂冠。

熔盐反应堆实验正是那个时代的缩影。这一构想始于1940年代末，当时美国空军要求开发核动力飞机。后来成为橡树岭国家实验室研究主管的阿尔文·温伯格（Alvin Weinberg）并不认为这种飞机真能飞起来，但他愿意一试。他曾参与曼哈顿计划中钚生产反应堆的研发，战后移居东田纳西，主持将克林奇河畔一处钚生产设施发展为ORNL。对温伯格而言，国家实验室的使命就是尝试“私营产业认为太难或风险太高而不愿涉足的项目”——一架烧铀的飞机正是如此。

温伯格写道，该反应堆需达到约1500华氏度（约815摄氏度）才能驱动喷气发动机。他的团队推断，如此高温会摧毁任何能装进飞机的小型燃料棒，于是决定改用氟化盐——其在约400摄氏度熔化，并在1600摄氏度以上仍保持稳定。将氟化铀混入后，熔盐本身即可充当燃料。

该系统于1954年11月首次达到临界状态。在其短暂运行中，展现出非凡特性，但也暴露出熔盐操作的诸多挑战：泄漏频发，设备放射性极强，几乎无法维修。作为权宜之计，温伯格团队不得不反复对反应堆舱室进行排气处理，导致附近森林被放射性氙和碘污染。运行至100小时后，项目被叫停。

熔盐反应堆实验（MSRE）给了他第二次机会。当时，美国原子能委员会准备大力投资快中子增殖反应堆（即产出裂变材料多于消耗的反应堆）。这类反应堆承诺提供远超煤炭与石油全球储量的能源——当时人们已预计化石燃料将在一个世纪内枯竭，并怀疑其正在导致地球变暖。1960年启动规划，五年后，温伯格团队将69公斤浓缩铀加入熔盐中。这次实验大获成功：MSRE累计运行超过13,000小时，进行了无数测试。“他们几乎做了当时所有能做的计算，以理解如何建造、运行和加注这种反应堆，”拜登政府核能助理部长凯蒂·赫夫（Katy Huff）表示。最重要的是，MSRE证明了熔盐反应堆的可行性。

温伯格本希望从MSRE迈向熔盐增殖堆。但1973年，理查德·尼克松总统为全力支持另一种钠冷快堆，撤回了对熔盐研究的联邦资助。1983年，钠冷快堆项目自身也因预算超支和以传统基金会为首的保守派反对而被砍。此外，1979年三里岛事故也让公众对核电项目心生反感。

衡量美国核工业衰落的方式很多，但最直观的或许是建设许可数量：1954至1978年间，监管机构批准了133座民用核反应堆的建设许可；而1979至2012年间，这一数字为零。“自70年代以来，几乎没有真正开展过核电工作，”比尔·盖茨联合创办的核技术公司TerraPower董事会成员内森·迈赫沃尔德（Nathan Myhrvold）告诉我，“能源部确实保留了一些研究项目，我不想贬低任何参与者，但他们停止了建厂。一旦停止建厂，企业就很难维持所需的大批工程师。”

“我们第一次去中国时，最让我震撼的是，他们为此问题投入了大量人力，”麻省理工学院（MIT）研究科学家查尔斯·福斯伯格（Charles Forsberg）告诉我，“如果你指派几百名工程师解决一个问题，你就会非常、非常快。”福斯伯格早年在橡树岭国家实验室从事研究，后转至MIT，目前正监督校园研究堆旁一条熔盐回路的建设。他也是2002年提出“氟盐冷却高温反应堆”（FHR）概念的三位工程师之一。该设计保留了温伯格熔盐堆的高温优势，但将液态燃料回路替换为更传统的堆芯结构，仅用熔盐作冷却剂，从而简化了腐蚀与密封等最棘手的问题。FHR在美国重新点燃了对熔盐裂变反应堆的兴趣——这也正是福斯伯格最初赴华会见SINAP团队的原因。

福斯伯格的访华及其与徐洪杰等SINAP研究人员建立的关系，发生在中美近期一段合作期的开端。这一合作基于2011年美国能源部与中国科学院签署的《核能技术合作谅解备忘录》，而该备忘录又源于2006年的一项协议——后者为美国核企向中国出售反应堆铺平了道路。两国都希望通过借力对方来振兴本国核工业。

21世纪初，中国仅有少数几座反应堆，但2007年其规划者誓言到2020年大幅增加核电产能——这意味着约15年内新建约40座反应堆，其速度与规模仅20世纪美国核工业可比。为实现目标，中国计划首批新堆向外国公司采购，合同要求大量技术转让。尽管如今看来这笔交易利弊参半，但当时美国核工业欣然接受：该行业刚经历长达25年国内新堆需求近乎为零的困境，数百名专家无用武之地。“他们大多是些老海军核工程师，或四十年前学核工程的人，精通老化管理、管道开裂、泵腐蚀等问题，”当时一家专注于中国的精品核咨询公司合伙人戴维·菲什曼（David Fishman）告诉我，“他们很高兴来到一个年轻、热切、计划建造数十座反应堆的市场和行业。”

中美在熔盐研究上的合作，其背景与商业合作并无太大不同。福斯伯格及其合作者——伯克利核工程教授佩尔·彼得森（Per Peterson）和前桑迪亚国家实验室的保罗·皮卡德（Paul Pickard）——多年来通过学术途径推进其设计，因熔盐在美国昂贵且难以获取，只能用油或水模拟。2011年，他们获得能源部一项大型多校联合资助，终于得以用真实熔盐开展实验。这成为与徐洪杰团队建立联系的契机——后者刚获得中国政府的重大资助。SINAP团队的目标是建造液态燃料反应堆，最终实现温伯格的钍基增殖堆愿景。为与美方建立共同基础，他们也承诺建造类似FHR的盐冷反应堆——这正是当时能源部最感兴趣的项目。

2012年8月SINAP在伯克利的首次报告会视频，生动展现了早期中美合作的动态。代表SINAP出席的是陈坤（Kun Chen），他曾在印第安纳大学攻读博士，当时三十多岁。听众则明显年长：约三分之二在五十至六十岁之间。他们试图评估SINAP雄心勃勃计划的可行性。有人询问预算——约3.5亿美元，分五年投入；另一人问及熔盐来源，因为“据我所知，全球没有设施能生产它”。陈坤回答，中国有多个设施可以。

从视频中难以判断中方从这些交流中具体获得了什么，但当我与陈坤交谈时，他强调拥有美国对话伙伴的重要性。“从一开始，我们都不相信能走到今天，”他说。熔盐在中国同样冷门。他估计，2011年全球认真研究将其用于裂变反应堆的人不过三四十位。与其中一些美国同行建立联系，让项目变得可行。

对美方而言，他们好奇的是：若拥有这里所没有的资源，中国人究竟能走多远？与SINAP合作也是一种敦促美国联邦政府的手段。正如福斯伯格所说：“如果中国在做，那它一定重要。”

从这个角度看，橡树岭与SINAP签署的联合研发协议绕过了中间环节。据陈坤透露，SINAP为此向橡树岭支付了约400万美元，用于建设熔盐回路——研究人员可借此测试循环熔盐所需的材料与管道组件。该项目也为美国熔盐研究者提供了聚焦点。霍尔科姆曾对《麻省理工科技评论》记者表示：“必须认识到，熔盐反应堆领域的关键人物正迅速退休或离世。中国提供的资金让我们得以传承知识，并在建造和运行这些反应堆方面积累实践经验。”

该报道发表于2016年8月。到2018年，美国已退出几乎所有对华核合作。“我不会说这完全出乎意料，”陈坤告诉我。他和SINAP团队预料到特朗普上台后关系可能恶化，“但事态恶化得太突然了，就像我们在关税问题上学到的那样。”

我问陈坤，团队独立后是否遇到困难。“困难主要在于，首先，你是否有资金，”他说。而SINAP显然不缺钱。中国科学院每年都在延长项目拨款。到2018年，中国承诺在未来二十年投入30亿美元用于熔盐反应堆研发，整体核能投资规划更高达2050年前1.3万亿美元。

2012年8月陈坤在伯克利首次报告会上，一位提问的年轻人引起我的注意：深棕色头发、浓密络腮胡。我反复观看录像后才认出，此人正是迈克·劳弗（Mike Laufer）——他后来共同创立了私营核企Kairos Power，致力于将福斯伯格、皮卡德和彼得森（亦为Kairos联合创始人）最初设计的氟盐冷却高温反应堆商业化。认出劳弗后，他当时问陈坤“建造盐冷反应堆的最大挑战或障碍是什么”，便有了新的意味：那时还是研究生的他，是否已在构思商业计划？

Kairos代表了美国核工业的新时代。受SpaceX启发，它试图在一家公司内部重建美国工业能力。其商业模式要求垂直整合的设施网络，可自主制造燃料、熔盐及大部分反应堆组件，目标是通过内部运营提供具有市场竞争力的核电价格。公司已取得一定成功：去年，谷歌承诺到2035年向其采购500兆瓦电力；Kairos也是目前仅有的两家获得美国核管会新建反应堆许可的美国公司之一。其位于橡树岭的反应堆厂房去年已破土动工。“我们正努力在本十年内让反应堆投入运行，”劳弗告诉我。

Kairos能走到今天，初期得益于中美在熔盐研究上的合作，如今又受益于美国国内产业政策的亲核转向。2010年代初中国投入美国研究的资金，推动氟盐冷却高温反应堆从理论走向实践；SINAP资助在橡树岭建设的熔盐回路，产出了一份关于熔盐泵的报告，恰好契合Kairos早期重点之一。特朗普政府终止对华核合作后数年，美国核工业一度缺乏替代资金。但随后大规模公共支出和私人投资开始涌入：2020年，Kairos获得能源部3.03亿美元拨款；2022年《通胀削减法案》包含的清洁能源30%投资税收抵免，也让包括Kairos在内的新兴核企大受裨益。尽管特朗普所谓“美丽大法案”提前取消了太阳能和风电的税收抵免，但参议院确保了核能继续享有这一优惠。

我问劳弗是否担心与中国竞争。“目前，我们做的事本身就已足够具有挑战性，”他说。♦

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