废渣变宝藏，够用两万年！中国开建世界首座小型模块化钍基熔盐堆

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废料堆里掘真金，能源可续两万载，中国正把工业边角料锻造成国家战略压舱石！

全球竞逐铀矿资源之际，中国已在甘肃武威悄然建成世界首座工程验证级钍基熔盐反应堆——原料竟来自长期被弃置的稀土伴生废料！

西方国家仍在铀供应链上激烈博弈，中国却已悄然开启跨越两万年的清洁能源纪元；待他国醒悟之时，连昔日无人问津的矿渣都将成为争抢焦点。

过去两年，我国核能领域迎来一项沉静却极具划时代意义的重大突破。

位于甘肃武威广袤戈壁腹地，一座钍基熔盐实验堆正稳步完成全链条技术验证。

其战略价值，甚至超越多数尖端国防装备的现实影响力。

它绝非仅限实验室范畴的科学装置，而是未来千万家庭照明插座、百万工厂动力中枢、乃至大国能源安全根基的关键支点。

先厘清一个关键元素：钍，发音为tǔ，与“土”同音。

对绝大多数公众而言，这是首次接触该元素；鲜有人知晓，数十年来它曾作为低附加值副产物，在矿区角落长期积压、无人问津。

钍属天然放射性金属，广泛伴生于稀土矿脉之中。

早年国内集中开发稀土资源时，聚焦点全在稀土元素提取，钍则被视作无用杂质，成吨堆置于露天矿场边缘，未纳入资源化管理视野。

就地质储量而言，全球钍资源总量约为铀的三至四倍。

并非钍本身缺乏能量潜力，而是长期以来，全世界始终未能研制出适配其特性的高效反应堆系统，导致能量释放路径长期受阻。

当海外多国奔波于铀矿采购谈判桌前，我国丰富的钍资源始终稳居国土深处，构成一道无法被外部力量撼动的能源基本盘。

据权威地质勘探数据，我国已探明钍工业储量达28.6万吨。

其中内蒙古一地即占全国总量的77%，堪称核心富集区。

此外，甘肃、四川、广东等地亦具备可观赋存规模。开采稀土过程中，钍随主矿同步产出，属天然共生资源。

相较之下，铀资源依赖进口渠道，需与多国签署长期供应协议，议价能力与运输链稳定性均面临多重约束。

而钍资源完全依托本土矿山，属于零成本伴生副产。科研团队做过严谨测算：按2025年全国发电总量超10万亿千瓦时计，仅凭当前探明储量，即可支撑连续供电数千年；若计入潜在远景储量，“两万年能源自给”并非夸张预估。

学术界讨论钍资源可持续性时，时间维度早已跃升至千年乃至万年尺度。

反观全球铀矿储备，依当前年均开采速率推演，预计百年内将面临显著枯竭压力。

资源丰度只是基础条件，真正决定能否转化为现实电力的，是底层硬科技实力。

目前，中国是全球唯一实现钍基熔盐堆全流程工程验证并稳定运行的国家。

这一“唯一性”并非自我标榜，而是国际核能界普遍承认的技术事实。

上世纪美国虽掌握完整实验数据却主动中止项目，数十年后，这项承载人类核能新范式的火炬，历史性地交到了中国科学家手中。

2025年11月，中科院上海应用物理研究所正式对外发布重大进展。

武威实验堆成功实现全球首次基于钍燃料的原位铀-233生成与持续裂变，新华社与世界核新闻网同步刊发报道，引发国际核能学界广泛关注与深度研讨。

不少读者对熔盐堆概念尚感陌生：传统核电站采用固态燃料棒浸没于高压水冷系统中实现能量转换。

而熔盐堆彻底重构技术逻辑——将核燃料直接溶解于高温氟化盐载体中，以流动液态形式完成热能释放与传导。

该构想最早由上世纪美国橡树岭国家实验室提出。

其最具革命性的特征在于常压工况运行，无需高压蒸汽环境，从根本上消除了爆炸性事故的物理前提。

提及核能安全，2011年福岛核事故仍是全球公众心中难以抹去的阴影。

地震叠加海啸摧毁应急冷却系统后，传统压水堆堆芯温度失控飙升，公众对核能的信任一度跌至谷底。

传统核电高度依赖稳定水循环系统，一旦冷却中断，安全风险呈指数级上升。

钍基熔盐堆则颠覆原有逻辑：燃料本体即为高温熔盐，温度升高反而增强流动性，提升可控响应能力。

更关键的是，它彻底摆脱对大规模水源的依赖。

实验堆选址紧邻腾格里沙漠边缘，周边数十公里范围内无常年性河流，却依然保持长期稳定输出，充分印证其非水冷设计的工程可行性。

此举实质性拓展了核电站地理布局边界。

内陆平原、西北高原、干旱荒漠等传统禁区，如今均可纳入核电建设规划范围。

此前我国核电项目高度集中于东南沿海，核心动因即为就近取用海水实施冷却。钍堆技术一举解除了这道地理枷锁。

尤为精妙的是其内置被动安全机制——冷冻塞系统。

反应堆底部设有熔盐导流通道，依靠外部风冷装置维持低温固态封堵。

一旦遭遇断电或突发异常，塞体自动熔解。

核燃料熔盐随即在重力作用下自然流入地下应急储存罐，均匀铺展并快速冷却固化，全程无需人工干预或外部能源驱动。

全部放射性物质被永久锁定于稳定固态盐基质中，杜绝向环境释放的任何可能。

此时或许有人疑问：如此先进方案，为何上世纪由美国率先研发，最终却未能延续？

早在20世纪40年代末，橡树岭实验室便启动熔盐堆探索；1965年MSRE实验堆成功临界，连续稳定运行逾四年。

但至1969年，尼克松政府全面终止该项目。

时任总负责人多方陈情仍难挽颓势，本人亦遭调离岗位，全部技术文档转入长期封存状态。

彼时美方放弃，源于两大现实瓶颈：

其一，铀浓缩工艺日趋成熟，轻水堆商业化进程迅猛推进，开辟全新技术路线投入产出比偏低；

其二，高温氟盐对金属材料的腐蚀效应极为严峻，当年冶金水平无法承受每年数十微米的结构损耗。

项目停摆后，这批珍贵技术遗产沉寂近半个世纪，几乎淡出主流科研视野。

2011年1月，中科院正式启动钍基熔盐堆专项研究计划，国家专项经费投入约30亿元人民币。

项目首席科学家徐洪杰，毅然离开已取得国际声誉的上海光源工程，年过五十重拾专业文献，从零梳理尘封外文资料。

徐洪杰本可在既有成就基础上安享学术盛誉与体制保障。

但他选择投身核能前沿无人区，面对国内人才储备近乎空白、实验平台严重缺失的困境，唯一可倚仗的仅有美国数十年前解密的部分原始报告。

即便年届花甲、行动不便，仍带队深入戈壁腹地开展实地踏勘，在祁连山北麓沙砾间反复校验选址参数。

令人扼腕的是，2025年这位奠基者不幸辞世，未竟事业由新一代青年科研骨干接续攻坚。

正是几代人接力攀登，才成就今日武威戈壁之上这座自主可控的反应堆。

针对高温腐蚀这一世界级难题，中国团队实现根本性突破，综合性能指标领先国际同行十倍以上。

国际主流采用的镍基合金材料，年均腐蚀深度约20微米。

武威堆自主研发的镍钼硅碳复合合金，将腐蚀速率压制在2微米量级——仅为人类头发直径的五分之一。

切勿轻视这组十倍差距，它直接决定了反应堆服役寿命、检修周期及安全裕度等级。

没有捷径可循，唯有千百次熔炼—测试—优化的闭环迭代。

燃料盐配方更是凝聚数年心血结晶。

氟化锂、氟化铍、氟化钍三元体系配比，杂质控制精度达ppm（百万分之一）级别，熔点与凝固点反复校准数十轮。

上千次密闭手套箱内的精密操作——称量、灼烧、谱学分析，十年光阴沉淀于毫厘之间的实验室坚守。

此类基础工作容不得半点浮躁，亦无法取巧压缩周期。

我们梳理清晰的时间坐标，每一节点皆为可验证的硬性里程碑。

2019年10月，实验堆基坑负挖竣工；2020年全面启动主体工程建设。

2023年10月，反应堆首次达到临界状态；2024年，2MWt实验堆实现满功率连续运行，并完成全球首次钍燃料装填。

2025年11月，官方确认钍—铀核燃料在线转化全过程圆满达成，成果真实可信、无可争议。

远隔太平洋的美国主流媒体目睹此进展，字里行间流露出复杂情绪，既有技术落差带来的震动，亦含历史抉择的反思意味。

2025年末，《纽约客》刊发深度专题报道，标题直译为《美国如何亲手让出核电未来主导权》。

曾经主动搁置的技术路径，历经数十年沉寂，终被中国科研力量以扎实步伐变为现实图景，这种时空错位感，足以引发全球科技界深长思量。

在核废料处置维度，钍基熔盐堆展现出不可替代的战略优势。

传统压水堆产生的乏燃料，需深地质层永久封存逾万年。

钍堆运行后产生的长寿命锕系核素削减幅度超过90%。

剩余放射性废物衰变至环境安全水平仅需数百年，大幅减轻子孙后代生态负担。

更值得重视的是其协同处理能力——可直接接收退役核电站遗留的乏燃料，将其中钚及次锕系元素作为补充燃料继续燃烧发电，实现“发电+消纳”的双重功能，业内称为闭式燃料循环体系。

铀与钍资源综合利用率，由传统路线的不足1%跃升至百分之几十，真正实现矿石能量的极限释放。

依据国家制定的技术发展路线图，2026年武威基地将迎来新一轮重大升级。

届时将开建10MWe电功率、30MWt热功率的研究堆，相较现有2MWt实验堆，热功率提升约15倍。

此次升级聚焦工程放大过程中的传热强化、抗蚀延寿、智能调控等核心挑战，为后续百兆瓦级示范工程奠定坚实基础。

科研团队设定明确目标：2035年前建成百兆瓦级钍基熔盐堆示范电站并投入实证运行。

力争2040年前实现商业化部署。届时，发电仅为其基础功能之一。

反应堆高温出口工况，还可延伸应用于绿氢制备、低碳甲醇合成、油田热采增产、沙漠地区海水淡化供热等多元场景。

设备国产化进程持续加速，主循环泵、控制驱动机构、堆内核心构件等关键部件，国产化率已突破90%。

一旦钍堆与光伏、风电形成互补协同，整个西北地区能源结构将迎来系统性重塑。

白天由光伏主力供电，夜间依托风电接力，钍堆则承担全天候基荷调节与电网惯量支撑，再经特高压网络将清洁电力高效输送至东部负荷中心。

当前国家大力推进沙戈荒大型新能源基地建设，钍基熔盐堆恰是补齐系统稳定性的关键拼图。

随着核电单位发电成本持续优化，工业用电价格与居民终端电价均具备进一步疏导空间。

该判断并非空泛设想。回望2005年，又有多少人预见高铁网络纵横神州、移动支付全面取代现金？

当重大技术拐点真正落地，其普及速度与社会渗透深度，往往远超常规预期。

钍基核能发展之路依然任重道远，但戈壁滩上的每一步前行，都踏在坚实的技术基石之上。

未来某日，当我们享受清凉空调而无需顾虑电费波动，背后或许正有这座扎根大漠的中国反应堆默默提供着稳定能量。

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参考资料：央视网——核心设备完全国产化 我国钍基熔盐实验堆建成并首次实现堆内钍铀转化