够中国用2万年，我国破解世界难题，抢先美国造了“无限能源”

在甘肃省武威市民勤县红沙岗工业园区的戈壁深处，一座外观并不张扬的银灰色建筑正在改写全球核能史。它的名字有点绕口，叫2兆瓦液态燃料钍基熔盐实验堆，代号TMSR-LF1。2025年10月下旬，这座反应堆内部完成了一件全球独一份的事情。由中国科学院上海应用物理研究所牵头建成的2MWt液态燃料钍基熔盐实验堆首次实现钍铀核燃料转换，在国际上首次获取钍入熔盐堆运行后实验数据，成为目前国际上唯一运行并实现钍燃料入堆的熔盐堆。

11月1日，中国科学院在实验堆现场召开新闻发布会，正式对外公布了这一进展。业内评价颇为直接，中国抢先美国走通了钍资源的核能利用路径，为国家储备了一份可以够用两万年的＂无限能源＂底牌。

要理解这次突破的分量，得先看中国核能长期的短板在哪里。传统核电依赖铀-235，可是我国铀矿家底并不厚实，对外进口依赖度长期高企。人口体量摆在那儿，用电需求逐年攀升，若把宝完全押在铀身上，能源安全始终悬着。

钍这条路径其实早就在科学家视野里。它是一种银白色的弱放射性金属，广泛存在于岩石和重矿砂中。这种元素是中国庞大的稀土采矿业产生的副产品，利用它将提供几乎取之不尽的燃料供应。换句话说，我国过去开采稀土时顺带产出的钍，此前多被当作低价值伴生物处理，如今却成了可以撬动能源大局的宝贝。据公开数据，我国钍探明储量在全球位居前列，仅内蒙古白云鄂博矿一处，估算就能支撑国内相当长时间的能源需求。

问题在于，钍本身并不能直接烧起来。因为钍是可增殖而非可裂变材料，仅靠自身无法维持链式反应。任何实际的钍系统中，钍-232必须先吸收一个中子变成钍-233，衰变为镤-233，然后再衰变为可裂变的铀同位素，才能维持裂变。这一过程只有在铀-235或钚-239这类可裂变＂驱动器＂存在时才能进行，用来提供功率以及增殖所需的富余中子。也就是说，钍要真正＂入堆＂，需要经历一次完整的＂点石成金＂。

这次民勤实验堆的关键突破就在于此。镤-233的关键物理参数数据证实，反应堆内部成功建立了从钍-232到铀-233的核素转换链。这一里程碑初步验证了钍燃料循环的技术可行性，进一步巩固了中国在熔盐堆研究领域的领先地位。上海应物所所长、钍基熔盐堆专项负责人戴志敏在发布会上说得很朴实：这是世界上第一次在熔盐堆里加钍，初步证明了钍资源利用的可行性。

为什么说这项技术能给中国带来＂无限能源＂？账其实并不难算。

钍在地壳里的丰度远高于铀。钍不仅比铀更丰富，全球储量是铀的三到四倍，而且不太适合用于武器生产。国内钍矿又多与稀土伴生，开采时几乎不需要额外投入太多成本，相当于＂稀土矿里附赠的能源包＂。按不同机构的估算区间，我国已探明和潜在的钍资源，理论上足以支撑本国未来数千年到两万年的能源消费。这个跨度本身就意味着，能源安全的账本被彻底重写。

更关键的是能量密度。钍的核反应能释放出巨大的热量，与同等质量的煤炭相比不在一个量级，与铀相比也具备明显优势。一旦钍铀循环走通并规模化，就能把过去被视为副产物甚至废料的资源，转化为源源不断的电力。这种＂从废料到燃料＂的跨越，才是这次实验最深层的意义。

从时间线上看，中国这条路走得并不轻松。2011年，面向国家能源安全与可持续发展的战略需求，中国科学院启动了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＂，依托中国科学院体系化、建制化优势，成功组建并培育了国际一流的钍基熔盐堆专业研发团队。2017年11月，实验堆选址武威市民勤县。此后，工程建设分阶段推进。实验堆2020年1月开工建设，2024年6月首次实现满功率运行，2024年10月完成世界首次熔盐堆加钍，在国际上率先建成独具特色的熔盐堆和钍铀燃料循环研究平台。到2025年10月，钍铀转换的关键实验数据终于落袋。

值得一提的是，实验堆的＂中国血统＂相当纯正。近百家国内科研机构、高等院校和产业集团深度参与实验堆研发与工程建设，攻克了设计、关键材料与设备研制、安装与调试及堆安全等方面的技术难题，实现了核心材料、装备与技术从实验室研发到实验堆工程验证的跨越，实验堆整体国产化率大于90%，关键核心设备100%国产化，供应链自主可控，钍基熔盐堆相关技术产业链的雏形在我国已经基本形成。这种全链条自主可控的能力，与稀土产业的战略地位有异曲同工之处。

中国接过接力棒的过程并不容易。技术难点集中在两处。其一是材料。高温氟化物熔盐对反应堆结构材料的腐蚀极强，普通合金撑不了多久就会被吃穿。熔盐的腐蚀特性要求定制合金，例如哈氏合金N，既能耐辐射又能抵御化学侵蚀。这些材料必须在极端温度和放射性环境下稳定运行数十年。中国科研团队在镍基合金里加入铬、钼、钨等元素，反复调整配比，最终将腐蚀速率控制到工程可接受的水平，让反应堆具备长周期稳定运行的可能。

其二是燃料工艺。团队开创了控制氟化钍中氧含量的技术，并建立了核级钍基燃料盐的制备工艺。这些看似专业的细节，恰恰是过去美国研究没能跨越的门槛。

从技术节点看，中国走得又快又稳。2023年10月11日，TMSR-LF1实现首次临界。2024年6月17日，达到2兆瓦满功率运行。同年9月获得向熔盐中装载钍的许可证，随后一个月完成首次装钍，10月8日以满功率带钍运行10天，探测到镤-233，表明核增殖取得成功。这一连串的时间点，勾勒出中国科学家从零到一的完整拓荒轨迹。

美国方面并没有停下脚步。纳图拉资源公司和阿比林基督教大学正在合作研发一台1兆瓦液态熔盐堆，此前已从美国核管理委员会拿到建造许可。凯洛斯电力公司则在田纳西州橡树岭研发一款氟盐冷却高温堆，采用铀基三结构各向同性颗粒燃料，该公司10月与谷歌签下协议，将在2035年前提供总计500兆瓦电力，用于支撑其数据中心。可以看到，欧美企业界重新捡起熔盐堆技术，但绝大多数仍以铀为主要燃料，走钍铀循环这条最难路径的，目前只有中国。

后续的规划已经明朗。团队负责人戴志敏表示，团队将以2035年建成百兆瓦级钍基熔盐堆示范工程并实现示范应用为目标，加速技术迭代与工程转化，为国家提供安全可靠的钍基能源发电新路径。上海应物所将与国家电力投资集团等能源龙头企业合作，共同构建钍基熔盐堆完整的产业和供应链生态。从2兆瓦到100兆瓦，再到未来的商业化机组，路线图清晰。

再看这类反应堆的独特优势，就能明白它为何被称为＂第四代核电＂的代表。它选址不必再＂傍海而居＂。传统核电站大多沿海布置，因为需要大量水冷。而钍基熔盐堆具备诸多安全特性。当堆内温度超过预设阈值时，底部的冷冻塞会自动熔化，携带核燃料的熔盐会全部流入储盐罐，从而终止核反应。同时，反应堆运行在常压环境下，操作简单安全。氟化物盐冷却剂冷却后转为固态，可有效防止核燃料泄漏扩散，也能避免与地下水相互作用引发生态灾害。这种＂物理自锁＂的安全逻辑，比依靠电源和人工干预的传统安全系统更可靠。

从防扩散角度看，钍铀循环也有天然优势。该反应堆产生的钚-239极少，这种同位素常用于制造核武器；而由钍增殖出的铀-233较难分离并用于军事目的。中国方面的报告显示，钍反应堆废料中的钚含量比传统核系统低得多。这一特点让钍基熔盐堆成为国际社会推动核能和平利用的理想选择，也让中国有条件把这项技术拓展到＂一带一路＂沿线的合作伙伴。

站在2026年年中回望，从2011年立项到2025年10月完成钍铀转换，中国科研人员用了整整十四年，把一条被搁置半个多世纪的技术路径，重新走通并跑到了世界前列。戈壁滩上那座并不显眼的银灰色厂房，承载的是一个人口大国面对能源安全困局给出的自主答案。当2035年百兆瓦级示范堆按计划落地，钍基熔盐堆真正从实验室走向电网时，＂够中国用两万年＂这句话，或许就不再只是纸面上的一个数字。

参考资料：

中国科学院官网：《我国首次实现基于熔盐堆的钍铀核燃料转换》，2025年10月31日。

新华网：《新华鲜报｜燃料从＂铀＂到＂钍＂！我国实现钍基熔盐堆研发突破》，2025年11月1日。