全球能源格局正在被改写。一边是美国重启搁置半个世纪的钍基熔盐堆研究,进度却屡屡滞后;另一边是中国甘肃戈壁滩上,全球唯一运行的钍基熔盐试验堆已连续稳定运作超一年,率先实现钍铀燃料转换。
这场跨越半个世纪的能源竞赛,中国为何能后来居上?这台藏在戈壁里的"能源神器",又如何让2万年能源自给成为可能?
在甘肃武威民勤县的茫茫戈壁中,一座银灰色的建筑格外醒目。这里就是我国2兆瓦液态燃料钍基熔盐试验堆的所在地,其核心燃料盐常温下是不起眼的绿色盐块,却能在700℃高温下转化为澎湃动能。
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2025年11月,中科院宣布该试验堆首次实现钍铀核燃料转换,获取了全球唯一的钍入堆运行数据,这一突破标志着我国在第四代核能领域站稳了世界领先地位。
传统核能一直被安全问题困扰。无论是切尔诺贝利还是福岛核事故,堆芯熔毁的阴影让人们对核电心存顾虑。传统铀基核电站需要在高压环境下运行,必须依赖复杂的冷却系统,一旦冷却失效就可能引发灾难性后果。
更棘手的是,我国铀资源匮乏,长期依赖进口,仅澳大利亚和哈萨克斯坦就占据了我国铀进口量的70%以上,国际局势的微小波动都可能影响能源安全。
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而钍基熔盐堆彻底打破了这一困境。它采用常压运行模式,无需沉重昂贵的压力容器,核心的熔融盐冷却剂不仅化学稳定性高,还具备"失效安全"特性。
一旦发生温度异常,堆体底部的冷冻塞会自动熔化,熔盐将通过重力流入应急罐,反应瞬间停止,从根本上杜绝了堆芯熔毁的可能。
更关键的是,熔盐堆仅需少量水资源就能运行,完美适配西北干旱地区,这是传统铀堆无法比拟的优势。
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让美国羡慕不已的是,我国拥有全球近四分之三的钍资源储量,已探明储量超28万吨。这些宝贵资源大多伴生在内蒙古白云鄂博的稀土矿中,以往开采稀土时被当作废料堆积的矿渣,如今成了"能源宝藏"。
通过自主研发的溶剂萃取工艺,我国能将钍的纯度提炼到99.999%,实现了"变废为宝"的同时,大幅降低了开采成本。按当前能源消耗水平计算,这些钍资源足够支撑我国能源自给2万年。
更值得骄傲的是,我国科研团队攻克了熔盐腐蚀这一世界级难题。高温熔盐对金属材料的腐蚀性极强,美国上世纪70年代就是因为无法解决这一问题,不得不搁置了熔盐堆项目。
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我国科研人员经过上千次试验,研制出专用的GH3535镍基合金,将熔盐对材料的年腐蚀度控制在2微米以内,远优于国际20微米的平均水平。
如今,试验堆的核心材料、关键装备国产化率均达到100%,形成了完全自主可控的产业链。
回顾研发历程,我国的钍基熔盐堆之路并非一帆风顺。上世纪70年代,我国就在上海建成零功率冷态熔盐堆并实现临界,后因工业基础薄弱转向压水堆。
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2011年,中科院将钍基熔盐堆研发列为战略性先导科技专项,集结10家院内外科研单位的力量,明确了20年实现应用的目标。
2018年9月甘肃武威试验堆正式开工,2023年10月首次临界,2024年6月满功率运行,2025年实现钍铀转换和并网发电,每一步都走得稳扎稳打。
相比之下,美国的研发进程充满波折。上世纪60年代,美国橡树岭国家实验室建成液态燃料熔盐试验堆,运行四年后因材料问题和预算调整终止。
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如今美国虽有近10家私企重启相关研究,但仍停留在实验室阶段,与我国已实现稳定运行的实验堆差距明显。国际能源署的数据显示,我国在钍基熔盐堆领域的专利申请量占全球总量的68%,核心技术优势已不可撼动。
这一技术突破的价值远超能源本身。钍基熔盐堆输出的700℃高温核热,不仅能发电,还可用于高温制氢、合成甲醇等工业领域,助力实现"双碳"目标。
未来,它还能小型化适配核潜艇、航母,为航天探测提供稳定热源。
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按照规划,我国将在2035年建成百兆瓦级示范工程,实现商业化应用,届时不仅能彻底摆脱能源进口依赖,还可依托"一带一路"向缺铀国家输出技术,推动全球清洁能源转型。
从戈壁滩上的试验堆到未来的商业电站,我国用半个世纪的坚守实现了能源领域的逆袭。钍基熔盐堆的成功,不仅保障了国家能源安全,更证明了我国在前沿科技领域自主创新的实力。
随着技术的不断成熟,2万年能源自给的梦想正在变为现实,中国也将在全球能源格局重塑中,发挥越来越重要的作用。
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