够中国用2万年？我国攻克世界级难题，抢先美国打造“无限能源”

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甘肃武威的荒漠深处，漫天黄沙的旷野里，静卧着一座 27 米高的银灰色建筑，它远远看上去和普通工厂没两样，没有多余的装饰，可走近仔细一看才发现，这座建筑既不冒一丝烟，也不排废水。

更神奇的是，戈壁滩上这锅特殊的 “核能汤” 大有乾坤，锅内沸腾的是蕴藏着巨大潜力的能源，它的 “燃料” 是温度达 700 摄氏度的液态熔盐，这熔盐里溶解着一种名为 “钍” 的银色金属。

这锅“汤”能煮多久？科学家竖起两根手指，够全中国用两万年。

而万里之外的美国橡树岭国家实验室，几位白发工程师正反复播放中国反应堆运行视频，摇头感慨，美国60年前画的蓝图，竟被中国“炖熟了”。

钍基熔盐堆为何称得上是世界性难题？它是如何建造出制造“无限能源”的核能汤的？

中国钍堆跑通，美国老路复活

2025年10月，武威实验堆实现满功率稳定运行，等于把一条曾被美国放弃的技术路线重新做成了现实，这个路线指向钍基熔盐堆：更强调安全性、资源可得性和长期供能潜力。

对中国来说，它之所以能快速推进，关键不只是“会不会做”，更在于“有没有料、料从哪来、成本高不高”，内蒙古白云鄂博一带开采稀土时，会产生大量伴生矿。

过去不少矿渣在市场上并不吃香，甚至要当成废料处理；但现在因为其中含有可利用的钍元素，价值被重新评估。

现实情况是，我国的钍矿资源储备量十分充足，从对外公开的各类统计数据来看，总储量已经突破 140 万吨，在全球已经探明的钍矿总储量当中，占比接近四分之三。

更重要的是，九成以上的钍并不是专门去挖出来的，而是稀土开采的副产物，这就意味着原料来源稳定、分离获取的边际成本更低，资源优势能直接转化为产业优势。

从能量账上看，钍的潜力也很直观：按折算，1吨钍可带来的发电量相当于约350万吨煤，这种量级一旦进入规模化利用，对能源结构、发电成本和长期供给的想象空间都很大。

并且钍在自然界并不稀罕，沙漠、海边沉积物、普通岩层里都能找到，只是多数国家缺少像中国这样“开采稀土时顺带富集钍”的条件，很难做到同样的供应强度与成本结构。

美国其实早就研究过相关方向，上世纪60年代，橡树岭国家实验室就搞出过熔盐堆原型，但当时冷战逻辑占上风，核工业更看重能否形成武器级材料的路径，而不是把安全、清洁放在第一位。

钍基路线在可武器化材料获取上相对不占优势，技术选择就被边缘化，后来逐渐停摆。

现在中国把实验堆跑到满功率，等于把这条路重新接上：资源端有低成本伴生供给，技术端有工程化推进的能力，时间窗口也更适合发展清洁稳定的基荷电源，为了杀戮的效率，美国人舍弃了造福人类的能源。

攻克钍堆材料关，核心全自主可控

传统核电站主要用固体燃料棒，系统里压力高、对冷却水依赖强，万一冷却出问题，风险就会迅速放大。

钍基熔盐堆的核心变化，是把燃料形态改掉：不再让燃料“固定在芯块里”，而是把含钍物质溶进氟化盐熔液中，让燃料以液体状态在系统里循环。

因为熔盐就算处于高温的工作环境中，也能一直保持很低的蒸汽压力，所以相关反应装置能在接近常压的状态下运行，整体的安全风险链条和传统压水堆完全不一样。

这条路线当年美国也走过，橡树岭实验室做熔盐堆试验时，真正卡死他们的并不是核物理原理，而是工程材料。

熔盐温度常在七百摄氏度左右，高温、强腐蚀的环境对管道、容器、泵阀都是折磨，普通金属长期工作很容易被侵蚀穿孔，可靠性过不了关。

2011年起，中科院组织专项攻关，团队在甘肃等地长期驻扎推进工程化验证，由于国际上没有成熟商用样板可直接照搬，很多关键指标只能一边试、一边改，更多是从前人的失败中反推正确的材料与结构方案。

材料科研团队开展了海量的对比实验与反复循环测试，经过不断调试优化，成功研制出更能抵御高温熔盐侵蚀的特种镍基合金，把最棘手的腐蚀寿命难题，向前推进了一大步。

外方工程人员对比后给出的评价是，在同样工况下，这种材料长时间浸泡的腐蚀量显著更低，差距可达到数量级上的改善。

除了材料，熔盐堆的安全设计也更强调“自动停堆”，反应堆底部布置了冷冻盐栓，平时用冷却维持固态封堵。

一旦温度出现不正常的升高情况，盐栓会自主融化，熔盐燃料会在重力的作用下汇入应急排放罐，核链式反应也会因几何条件改变而迅速停止。

这个过程不依赖外部电源，也不要求操作员在几分钟内做复杂处置，甚至在缺水条件下仍能完成停堆和隔离，减少了极端事故演化的空间。

在工程落地方面，相关系统的国产化水平也明显提高，大量设备实现国产替代，关键部件能够自主设计和制造，供应链受制于人的环节大幅减少，设备国产化率突破90%，关键核心设备实现100%自主可控。

熔盐堆不只发电还能供水制氢

钍基熔盐堆的意义不只是把电送上网，更关键是它能稳定输出约700℃的高温热，这让很多原本“用电再用电”的环节可以直接用热来做，能源利用方式会变得更灵活。

因为系统本身对冷却水的需求很小，不用靠海量江水河水降温，因此不必沿袭传统核电的选址模式守在大江大河边，布局更灵活，反而更适合往缺水地区布点。

对中国西北沙漠和戈壁而言，这一点很现实：那里的风电、光伏装机虽多，但波动大、消纳和调峰成本高，如果有能长期稳定运行的热源/电源补上短板，就能把“资源地”变成更可靠的综合能源基地。

高温用途里，最直接的是淡化和制氢，用高温蒸汽做海水淡化，单堆理论上每天可提供约20万吨淡水，对沿海缺水城市或海岛补给都很有吸引力。

再比如高温电解水制氢，温度上去后效率可提升约40%，成本有机会逼近传统化石能源制氢的区间，这对绿氢规模化是个关键变量。

形态上，熔盐堆还能做成小型化的模块化装置，还有集装箱大小的微型反应堆，计划用在电网覆盖不到的海岛、边防点位，减轻燃油补给的压力，业内也在探讨它未来给深空基地供能的可能。

国内造船企业甚至对外正式公布过核动力集装箱货船的完整设计思路，在核心动力技术的选择上，明确将技术路线瞄准熔盐堆这一类型的高温反应堆技术。

经济账方面，它的建造成本可能比传统核电高约30%，但燃料成本预计能降40%以上，同时碳排放强度可做到远低于煤电，接近煤电的1%。

一旦形成工程化规模，综合成本并不一定吃亏，也正因为不依赖大量淡水、适合热电联供，一些“一带一路”沿线的沙漠国家开始关心：这种装置是否能以“租用”或成套输出的方式引入。

在武威实验堆的控制室里，年轻工程师看着运行曲线趋于平稳，更多人把它当作一个长期项目：先把实验堆跑稳，再走向更大功率的示范。

在相关发展规划中，定下了 2035 年前后百兆瓦级示范堆成功并网的目标，倘若按计划稳步推进，能源供给的空间会更广阔，受外部能源价格和供给掣肘的程度也会下降。

这并非什么弯道超车，而是径直换了一条全新赛道，从荒漠到深蓝，这把名为“钍基熔盐堆”的利剑，才刚刚出鞘。

资料来源：
①.第四代核电技术代表钍基熔盐堆重塑能源结构（2025-06-24金融界）
②.自主第四代先进核能研发迎重要节点：甘肃钍基熔盐实验堆获运行许可（2023-06-18澎湃新闻）
③.中国即将开建全球首座钍基熔盐堆核电站（2024-07-28俄罗斯卫星通讯社）