世界唯一！我國新建成的這座核能系統(tǒng)技術(shù)優(yōu)勢明顯
來源： 央視新聞客戶端
2025-11-01 21:08:00
中國科學院發(fā)布消息，由我國自主設計、研發(fā)和建設的第四代先進裂變核能系統(tǒng)——釷基熔鹽實驗堆，近期在甘肅武威建成，并首次實現(xiàn)堆內(nèi)釷-鈾轉(zhuǎn)化。該核能系統(tǒng)的建成，有望打破我國核電對鈾燃料的依賴，將我國儲量豐富的釷元素作為核燃料，為國家能源安全與可持續(xù)發(fā)展提供重要支撐。
釷基熔鹽堆建成
我國核能科技實現(xiàn)新突破
新建成的這座釷基熔鹽實驗堆是目前國際上唯一運行并實現(xiàn)釷燃料入堆的熔鹽堆。釷基熔鹽實驗堆是以釷作為核燃料、以液態(tài)氟化物熔鹽作為冷卻劑的一種核能系統(tǒng)，具有本征安全、無水冷卻、常壓工作和高溫輸出等優(yōu)點。
中國科學院上海應用物理研究所所長 戴志敏：釷轉(zhuǎn)換成鈾，這是世界上第一次在熔鹽堆里面加釷，初步地證明了釷資源利用的可行性。這也是世界上獨一無二的一個釷鈾循環(huán)研究平臺。為未來的示范堆建設，以及商業(yè)化建設奠定了堅實的基礎(chǔ)。
從2011年項目立項以來，我國科研團隊突破和掌握了材料、儀器、設備研發(fā)和系統(tǒng)集成等相關(guān)核心技術(shù)，并通過一體式堆本體創(chuàng)新設計顯著降低了放射性泄漏風險，提高了反應堆的安全性，同時最大程度上實現(xiàn)了整體國產(chǎn)化和核心設備供應鏈的自主可控。
釷基熔鹽堆是一種清潔高效的能源系統(tǒng)，與高溫熔鹽儲能、高溫制氫、太陽能、風能、煤氣油化工相結(jié)合能夠形成多能互補、低碳復合的能源系統(tǒng)和低碳化工體系。
中國科學院上海應用物理研究所黨委書記 副所長 李晴暖：風能跟光能是看天吃飯的，熔鹽堆這樣的堆型到內(nèi)陸地區(qū)去，可以起到平衡穩(wěn)定電網(wǎng)的作用。所以當初我們選擇建在甘肅武威，打造一個多能源互補的系統(tǒng)。
中國科學院上海應用物理研究所所長 戴志敏：我國是釷和稀土在一起，稀土很多，意味著釷特別多，研究釷基熔鹽堆非常適合我國國情。如果我國全部電力用釷資源供應的話，可以供我國用上上千年，能夠完全確保能源安全，確保我國能源獨立。
釷基熔鹽堆是什么？
如何釋放能量？
釷基熔鹽堆對很多人來說很陌生，那么它到底是一個怎樣的核能設施？它內(nèi)部又是如何運作來釋放能量的呢？聽聽專家的解釋。
中國科學院上海應用物理研究所黨委書記 副所長 李晴暖：釷基熔鹽堆大家記住有兩個關(guān)鍵詞，一個釷基，就是用釷作為燃料，還有一個是熔鹽，用熔鹽作為冷卻劑。至于熔鹽堆是怎么運行的？我們叫釷鈾循環(huán)，是非常專業(yè)的一個術(shù)語。其實我們整個熔鹽堆也好、核裂變也好，關(guān)鍵是個中子。釷元素吸收一個中子以后，它會變成元素鈾233。鈾233才是裂變產(chǎn)生熱量的核燃料，它裂變過程中又產(chǎn)生一個中子，中子又去轟擊釷元素，又變成鈾233，形成這樣釷鈾循環(huán)，釋放能量。
創(chuàng)新設計
確保釷基熔鹽堆核安全
作為一個核能設施，其安全運行是最重要的。在釷基熔鹽堆的設計中，科學家們采用了一系列新的設計思路與方法，保證熔鹽堆的安全。
據(jù)介紹，由于熔鹽堆采用的是液態(tài)燃料，放射性產(chǎn)物中的氣態(tài)產(chǎn)物可以隨時處理，保持反應堆的反應性；而固態(tài)產(chǎn)物則溶解在熔鹽中，可以在不停堆的情況下引出進行處理。為了防止放射性物質(zhì)泄露，科學家們創(chuàng)新性地設計了一體化的反應堆，將堆芯、燃料鹽泵、換熱器等核心設備集成在反應堆主容器內(nèi)，這可以大大提高安全性。
中國科學院上海應用物理研究所所長 戴志敏：把換熱器放在堆本體里面，燃料鹽是不出堆本體的，是在堆容器里面，就不會跑到外面來，堆容器外面還有一個安全容器，所以有幾層保護，確保放射性物質(zhì)不會泄露。
專家稱，用熔鹽做冷卻劑并運行在常壓的情況下，相比高壓運行會更加安全，不存在高壓體系下的破口炸開的風險。另外，液態(tài)燃料還有個好處就是避免了堆芯在高溫下熔毀的風險。
無水冷卻 高溫輸出
保障“雙碳”目標實現(xiàn)
專家介紹，新建成的這座熔鹽堆在國際上技術(shù)優(yōu)勢明顯，無水冷卻、高溫輸出等優(yōu)點也成為我國實現(xiàn)“碳達峰碳中和”目標的有力保障。
據(jù)了解，熔鹽的腐蝕性非常強，解決腐蝕性是科研團隊一大難關(guān)，經(jīng)過多年研究，團隊成功解決了熔鹽的凈化問題，將氧含量和雜質(zhì)控制在極低水平。另外，依托我國自主研制的鎳基合金，成功控制住了熔鹽的腐蝕度，為熔鹽堆未來的工業(yè)應用奠定了基礎(chǔ)。
中國科學院上海應用物理研究所所長 戴志敏：根據(jù)最新的報道，國際上熔鹽的腐蝕對材料每年大概是20微米，我們做到了大概2個微米。
總臺央視記者 帥俊全：釷基熔鹽堆的核燃料究竟長什么樣？現(xiàn)在我手里拿的就是它的燃料鹽，常溫下可以看到是綠色的鹽塊。它其實是由白色的氟化釷加上綠色的氟化鈾和基鹽混合而成。聽起來感覺很簡單，但其實它是我們的科研團隊在十年的時間經(jīng)過上千次的調(diào)配才把工藝參數(shù)最終確定下來，使燃料鹽能夠在西部戈壁上真正去點燃釷基熔鹽堆。
據(jù)了解，目前這座釷基熔鹽堆的運行溫度是700攝氏度，這個運行溫度正好可以實現(xiàn)高溫制氫。氫能被譽為“21世紀的終極能源”，未來可能在世界能源舞臺上扮演重要角色。目前國際上常用的制氫方法主要包括化石燃料制氫、電解水制氫、光解水制氫和生物質(zhì)制氫等，而釷基熔鹽堆的制氫技術(shù)將更加環(huán)保。
中國科學院上海應用物理研究所所長 戴志敏：700℃的時候，釷基熔鹽堆可以高溫制氫，它的制氫效率很高，而且它發(fā)的電也是核電，是“綠色”的，所以我們這時候制的氫就是一個“綠色”的氫。
除此以外，釷基熔鹽堆另一大優(yōu)點是無水冷卻技術(shù)，通常核反應堆需要用大量的水去冷卻，但是釷基熔鹽堆則不再局限于建設在沿海等地區(qū)，內(nèi)陸同樣可以建設，這也有利于未來的大規(guī)模推廣應用。
中國科學院上海應用物理研究所所長 戴志敏：它不需要用大量的水，這樣它就可以建在廣大的干旱地區(qū)，與風電、光伏結(jié)合，也是一個“雙碳”問題的解決方案。
（總臺央視記者 帥俊全 褚爾嘉 韓文旸）