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难怪特朗普急于推进“月球反应堆”计划,意图抢在中国之前掌控未来能源主导权——原来是因为过去在关键资源争夺中未能如愿!
长期以来,美国始终以“全球领导者”的姿态自居,在科技、经济与军事领域拥有显著优势,唯有昔日的苏联曾具备与其抗衡的实力。
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然而近年来,中国在多个战略领域实现了跨越式发展,从半导体芯片到稀土加工,逐步夺回产业链主导权。如今更攻克了美国数十年未能突破的核能技术瓶颈,特朗普的焦虑也就不难理解了。
一旦这一新型能源系统全面部署,其所提供的能量足以支撑国家运转超过两万年,堪称真正意义上的“永续能源”。
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尤为突出的是,这种新能源在效率、安全和可持续性方面远超传统能源体系。
传统能源大升级
2023年,我国某沿海核电项目因国际铀价飙升,仅燃料采购一项便额外支出近三成成本;与此同时,福岛核事故已过去十余年,仍有大片土地被列为长期禁入区。
这两起事件虽表面无关,却共同揭示出我国核电发展的两大困境:一方面受制于进口铀资源的价格波动,另一方面难以彻底规避传统反应堆的安全隐患。
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事实上,许多人并未意识到,我们日常使用的电力、医疗中的放射治疗等,早已离不开核技术的应用。但核武器的威慑阴影与重大核泄漏带来的生态灾难,使公众对核能普遍抱持警惕甚至排斥的心理。
更深层次的问题在于,这种担忧背后隐藏着一个关乎国家战略命脉的核心挑战——国内天然铀储量严重不足,高度依赖海外供应。
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全球铀矿分布极不均衡,澳大利亚与哈萨克斯坦合计控制近七成可采储量,而我国探明的铀资源仅占全球总量的4%,且多为品位低、开采难的“贫矿”。
以2024年为例,全国年度铀需求量高达1.3万吨,自主产量仅为1700吨,其余超过1.1万吨必须依靠进口,对外依存度接近85%。
业内专家测算显示,单是铀原料的运输费用与关税成本,就比本土生产高出50%以上。长期依赖外部供给,不仅加重财政负担,更将国家能源安全置于不可控风险之中。
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相较于资源短缺,传统铀基反应堆固有的安全缺陷更加令人忧心。
这类反应堆需在高温高压条件下运行,如同一个持续承压的“超级锅炉”,必须依靠厚重的压力容器封闭核燃料。一旦结构出现裂痕,后果不堪设想。
更为致命的是,其冷却机制完全依赖水循环系统。若冷却功能失效,核芯温度会迅速上升,导致燃料熔融,即所谓“堆芯熔毁”,进而引发大规模放射性物质外泄。
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历史上,1986年的切尔诺贝利事故正是由于冷却系统故障引发爆炸,致使方圆30公里成为永久无人区;2011年日本福岛核灾,则因海啸破坏冷却设施,至今仍有放射性废水排入太平洋。
此外,传统核电站产生的高放射性废料处理极为棘手,需深埋地下数百米以上的稳定岩层中进行隔离。一旦封存失败,将在数百年间持续污染土壤与水源,遗患无穷。
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一面是资源受制于人,另一面是安全底线脆弱,我国核能发展一度陷入进退维谷的局面。
不仅是我国,美国、法国等核电强国同样面临类似难题,却始终未能找到成熟可行的解决方案。
直到2011年,我国正式将“钍基熔盐堆”列入国家重大科技专项,才真正打开了通往新一代核能的大门。
或许有人疑惑:既然谈的是核能,为何转向钍元素?这其中正蕴藏着技术路线的根本变革。
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新资源需要新研究
钍可作为替代铀的新型核燃料,而基于其构建的熔盐堆系统从根本上消除了传统核电站的爆炸风险。
该系统无需在高压环境下运行,仅需在常压条件下工作,因此不再需要复杂厚重的压力容器,自然杜绝了高压爆炸的可能性。
更具智慧的设计在于,其核燃料以液态熔盐形式存在,并在反应堆底部设置“冷冻塞”装置。
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当设备温度异常升高时,冷冻塞自动熔解,携带燃料的熔盐随即流入地下应急储存罐,核反应立即终止,实现被动式安全停堆。
冷却后的熔盐转化为固态晶体,既不会渗漏,也不会与地下水发生化学反应,从源头上切断了核泄漏路径。
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更重要的是,钍本身不具备制造核武器的条件,无论技术扩散或非法获取,均无法用于军事用途,极大提升了其民用推广的安全性与可行性。
除安全性外,钍基熔盐堆还打破了传统核电对地理环境的严苛限制。
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常规核电站被称为“耗水巨兽”,一座百万千瓦级机组每小时需消耗数千吨冷却水,只能选址于沿海或大型河流附近。
而钍基熔盐堆采用高温熔盐作为冷却介质,完全摆脱对水资源的依赖,即便在甘肃民勤这样的干旱荒漠地带也能稳定运行。
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同时,其产生的核废料数量大幅减少,且放射性衰变周期缩短至数百年级别,相较传统核废料需封存上万年而言,处置难度与成本显著降低。
这项技术得以快速推进,还得益于我国独特的资源优势。
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中国核能科技的全新突破
我国是全球主要的钍资源国之一,已探明工业储量达28.7万吨,仅次于印度,位居世界第二。
更有意思的是,这些钍大多是在开采稀土过程中产生的副产品。过去因缺乏应用场景,被视为无用废弃物,不仅占用场地,还需投入资金进行安全管理。
如今随着钍基熔盐堆技术走向成熟,这些曾经的“工业残渣”摇身一变成为战略能源原料,相当于零成本获得了海量燃料储备。
若将全国范围内可利用的钍资源全部投入应用,理论上可支撑我国能源需求长达两万年之久。
这种“变废为宝”的模式,使得钍燃料的综合成本远低于进口铀,彻底摆脱了对外部供应链的依赖。
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自2011年启动专项攻关以来,全国近百所科研机构、高等院校及企业组成联合团队,全力投入技术研发。
初期诸多核心技术近乎空白,例如能够抵御高温熔盐腐蚀的特种合金材料,国外实施严密技术封锁,拒绝出口。研究人员只能自主探索,历经上百轮实验,历时五年方才成功研制。
再如熔盐提纯工艺,要求纯度达到99.999%以上,科研团队反复优化流程参数,最终实现规模化稳定生产。
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经过十四年不懈努力,我国已全面掌握从材料制备、系统集成到运行控制的全套核心技术,所有关键设备实现100%国产化,整条产业链完全自主可控。
2024年,位于甘肃武威的2兆瓦钍基熔盐实验堆成功实现满功率连续运行,并完成全球首次熔盐堆内加装钍燃料及钍-铀转化试验,成为目前世界上唯一具备稳定运行能力并实现钍燃料实际入堆运行的熔盐堆系统。
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从依赖进口铀到自主开发钍资源,从防范核泄漏到实现本质安全,我国在核能领域的跃迁并非偶然,而是坚持自主创新、强化国家战略科技力量的必然成果。
当我们在关键技术上不再受制于人,能源供给不再仰赖外源,便能在全球格局中牢牢掌握主动权,走出一条独立、安全、可持续的能源发展之路。
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