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据港媒《南华早报》报道，中国计划明年在戈壁滩开始制作环球首座钍基熔盐堆发电站，科学家估计，中国的钍储量要比铀要丰富得多，足以支持中国未来2万年内的能源需求，因此钍基熔盐堆还被称为“无穷能源”！

然而就这一种险些接近无穷的能源却好坏常难突破的技能，环球各国都在钍基熔盐堆上下了死功夫，唯独中国科学家另辟蹊径突出重围，钍基熔盐堆技能毕竟有多难，中国科学家又是怎样突破的？且看下文为各位逐一解读！

2025年开建：2029年建成投入运行

《南华早报》报道称，实行该项研究的是中国科学院上海应用物理研究所，并且还同时负责建设与运营环球首座钍基熔盐堆发电站，建设地点是在西北戈壁滩，据中国科学院上海应用物理研究所网站上公布的初步信息，应该是在甘肃武威。

报道称，该反应堆不必要循环水冷却，比目前主流反应堆使用“水”作为冷却剂要安全得多，由于循环水会将反应堆热量带出，一旦地震或者海啸以及其他不测变乱导致循环水泵克制，那么大量的热会将水气化导致反应堆外壳破裂出现核泄漏。而钍基熔盐堆使用液态盐和二氧化碳来转达热量，不仅可以建在干旱缺水的戈壁沙漠地域，并且相对也要安全得多。

另一个是钍的蕴藏量也要比核反应堆中常用的核燃料铀-235的量要大，据科学家估计，钍的储量要比铀高出3-4倍，并且钍基熔盐堆发电服从高达45%~50%，据此盘算，我国的钍储量充足“挥霍”2万年，这对于动辄亿年为单元的地质纪年来说只不过是一瞬间而已，但各位要知道，人类有笔墨纪录的汗青不过5000年而已，要是再来2万年供人类发展，估计都打算去仙女座星系殖民了！

话题扯远了，首座钍基熔盐堆固然没那么夸张，报道称，这座熔盐堆的热功率为60MW，此中有一部门功率将推动一台10MW的发电机组，剩余的热能将通过高温分解水分子产生氢气，这种叫做“绿氢”，可以作为最干净的能源，所以除了10MW的发电机组外，别的大部门热能都不会浪费。

其实早在2023年，位于甘肃武威市西北约120公里戈壁滩中的钍基熔盐实验堆就已经投入运行，只管这座热功率到达2MW的熔盐堆并不能发电，但这个实验堆已经将一种革命性的能够耐高温、辐射和化学腐蚀的超等合金在熔盐堆中运行测试了一遍，结果嘛，估计各人都知道了，要制作后续熔盐堆，肯定是统统顺利啦！

从2030年以后，中国将开始建设100MW发电功率以上的商业钍基熔盐堆，工业生产提供低成本、低碳、稳定、充足的电力。同时报道还称，中国船舶制造商近来还公布了世界上第一艘采取这种熔盐反应堆驱动的巨型集装箱船的设计，核动力集装箱船！各位想想，这也玩得有点大了吧！一些物流专家以为，这将引发人类物流范畴的一场新革命。

钍基熔盐堆：无穷能源是怎样练成的？

钍基熔盐堆也是一种核反应堆，从广义上来看，和目前的轻水堆或者重水堆并没太大的差异，都是使用重核裂变的技能，将原子核中巨大的能量释放出来，然后加热介质，比如水形成超高压蒸汽推动蒸汽轮机动员发电机发出电能，有网友戏称这种方式是变着法子烧开水，这个定义还挺贴切，但是烧水但是一项技能活，用柴火烧、用煤和自然气烧，用铀燃料烧，用钍燃料烧，这个技能等级是完全不一样的！

烧水这个技能活，为什么就核燃料最难？

烧水就是热源加热水的过程，煤炭和自然气，最简单的用洋火或者打火机就能点燃，煤炭也只必要搞点生火的柴火即可，但是要“点燃”核燃料的难度却有点大，由于核燃料不是“点燃”的，而是用“撞击”让其“分裂”的。

今世核反应堆中“常用”的“核燃料”是铀-235，从铀矿中提炼的铀中只有0.71%的铀-235，别的都是铀-238，由于要让铀-238裂变比力困难，一样寻常必要让其吸收热中子变成钚-239之后才气再次作为燃料，而铀-235的原子核裂变则比力容易，在受到慢中子撞击后将会“分裂”成钡-141和氪-92，同时还会释放出2-3颗中子。

从中学物理可以知道，铀-235的质子数为92，中子数为143，铀-235的原子核在“吸收”一颗种中子后变得很不稳定，裂变成了成钡-141和氪-92，各位加总一下就知道两个加起来只有233，所以236-233=3个多余的中子！

这些中子又会去撞击其他铀-235的原子核，继承产生裂变！也算是链式反应，好像不可控制？所以在反应堆中另有控制反应速率的控制棒，这是用吸收大量中子的材料制成，插进去吸收中子，反应堆就慢了直至克制，如果全部拔出来那就全功率运行了。

不过这里必须要说明一个问题，从裂变的铀-235中释放出来的中子能量比力大，一样寻常将其称之为快中子或者热中子，由于速率“太快”，不容易“撞击”到别的原子核，这个裂变服从太差，因此要将其低落能级，减小速率，这就是减速剂的来历。

减速剂是一种能让快中子减速到得当铀-235原子核捕捉能级的介质，种类很多，比如石墨、重水或者轻水等，所以有一种说法就是用减速剂来分类核反应堆的种类，比如石墨堆、重水堆、轻水堆等等。

减速剂可以用来减速中子，也可以用来作为热量的携带者，在这个上重水堆和轻水堆就比力方便了，比如轻水堆就可以让水直接在反应堆内加热并且汽化形成蒸汽，然后再推动蒸汽轮机工作，这种叫做沸水堆，意思就是把水“煮沸了”，长处是结构简单，缺点是蒸汽会带出放射性物质，蒸汽轮机也带放射性了，这个不太安全。

所以就有了另一种堆型，即将一回路中的减速剂压力增大，不沸腾，然后用这个高温高压的“超临界水”通过压力管路引到锅炉里烧开水，如许二回路中的水与一回路中水是隔离的，产生的蒸汽进入蒸汽轮机没有放射性，检修也方便。这种将一回路封闭起来的结构称为压水堆，轻水堆有沸水堆和压水堆两种，重水堆只有压水堆。

不过能将热量带出来的也不但是水，另有氦气，但是氦气热容量低，必要大量氦气循环，所以体积肯定小不了；也有钠冷却的快中子堆，不过钠一旦泄漏就会起火，伤害性极大。所以用核燃料烧水难度还是有点大的。

核反应堆都同一个原理，钍基熔盐堆又是怎么样个结构？

其实不是钍基熔盐堆难，而是熔盐堆难度更大！前面介绍的几种核反应堆类型都是用轻水或者重水以及钠以及气冷等方式，不是存在超高压管路就是体积太大，又或者易燃易爆，而且一旦停电引发循环中止，就会导致反应堆内部的热量无法被及时带出，非常容易引发堆芯熔毁，就像311地震后福岛核电站的地下备用电源机组被海啸冲上来的海水淹没，冷却水无法循环，终极导致1号堆爆炸，堆芯熔毁等极其严峻的核变乱。

那么有没有一种结构更合理更安全的反应堆呢？答案是有的，熔盐堆就是此中一种，其原理是将核燃料比如铀-235或者钚-239或者钍等核燃料与熔盐混合，形成高温下能流动的“液态燃料”，在一条管道中运行，这个设计有多个自然优势：

• 1、管道堆芯设计高密度、堆芯功率很高，并且让换热变得非常容易；
• 2、管道堆芯设计能在一端将燃烧后的废料倾轧，另一端装入新燃料，不停堆无穷运行；
• 3、由于可以随时更换核燃料，因此可以使用“浓度”很低的燃料，纵然不消控制棒堆芯也不会“熔毁”，由于它本身就在熔毁状态，浓度低最高功率也受限，停堆后最多就固化在管道里；
• 4、熔盐堆可以管道能以一个大气压或者略高的压力运行，最高温度可以运行在700℃左右，功率密度比力高，只必要低于1m/s的冷却剂流速和低于1 bar的泵扬程；
• 5、熔盐堆二次侧压力高于一次侧，热交换器泄漏的情况下放射性不会泄漏到反应堆外；

在启动熔盐堆后，裂变产生的高温熔化熔盐或者外源加热让其边流动边裂变，高温的熔盐流颠末蒸汽锅炉后将热量带走形成蒸汽推动蒸汽轮机工作！所以熔盐堆的反应堆是一条管道。那么它是怎样显现安全的呢？

与轻水堆和重水堆以及钠冷却堆芯在高温下熔毁（无法用减速棒来减速不可控了）不一样，熔盐堆原来就运行在中等功率状态，不会失控，最多就是管道内核燃料固化报废而已，看起来钍基熔盐堆和原理和重水轻水堆雷同？其实差异还是很大的，必要工作在增值状态!

钍-232是该元素中唯一“长期”稳定的元素，半衰期长达140亿年，险些与宇宙同龄，这种元素其实很难裂变，但是为什么又要把钍-232作为核燃料呢？原因是钍-232在捕捉中子后会后变成钍-233，然后一连β衰变两次，先变成镤-233然后再变成更容易分裂的铀-233。

简单一点说就是钍-232只管很难裂变，但它可以变成容易裂变的铀-233，这种效应被称为增值效应，不过前提是在钍基熔盐堆的燃料中必要稠浊一些铀-235作为中子的来源，是不是还是少不了铀-235？其实也不，由于钍-232在嬗变为铀-233裂变后还是会产生中子的，也就是说这个过程可以自持，不停到钍-232被耗尽。

是不是看起来很魔幻？我国钍-232的储量要远高于铀-235，所以用钍做核反应堆燃料是不是很划算？好处远不止此，据中科院官网官网介绍，钍基熔盐堆的好处多了：

• 不必要浓缩：终极的废料不到铀的一半，而放射毒性周期则小于两百年，因此在核废料的处置惩罚难度上是数量级的下降。
• 熔盐既是燃料又是冷却剂：具有自然的负反馈功能。当反应堆温度过高时，进一步的链式反应能够克制。
• 熔盐堆无需加压:由于本身液态，没有堆芯熔毁的风险。
• 不必要大量的水作为慢化剂：选址更为自由，乃至可以思量到放在地下以更大水平减低泄漏变乱造成的侵害。
• 熔盐堆具有多样化的功能。熔盐堆不仅能够发电，还可产生高温工艺热，服务于工业制造。别的熔盐堆还具有供热、煤气化、甲烷重整、制氢等功能。

问题来了：云云优秀的堆型为什么没人造？

其实早在20世纪60年代，美国橡树岭国实验室就在熔盐堆研究处于环球领先水平，一个7.4MW的钍基熔盐堆运转了4000多个小时，不过这个堆有几个问题，其时技能不稳定，维护时间太高；无法用这个堆型生产原子弹必要的钚-239元素；熔盐堆功率密度很难增加，由于温度越高熔盐的腐蚀性就越强，乃至连不锈钢都无法作为堆芯保护外壳。

多个原因之下，美国在1969年放弃了这项研究，之后环球多国都在1970年代后加入了这项研究，中国也不例外，上海728工程于1971年建成了零功率冷态熔盐堆并到达临界，但限于中国其时的科技、工业和经济水平，728工程转为建设轻水反应堆。

各国也创建了很多实验堆，但无一例外很难将其商业化，大多时间只是作为验证技能存在，不过这一项商业化技能已经被中国科学院上海应用物理研究所突破了，2011年时该所就定下目的在20年内告竣在国际上起首实现钍基熔盐堆的应用，2023年6月7日，2MWt液态燃料钍基熔盐实验堆通过中国国家核安全局认证，颁发了该项目的运行许可证。

在运行一年之后中国科学院上海应用物理研究所公布2024年在戈壁滩开始制作环球首座钍基熔盐堆发电站，这是初次将实验堆转为发电堆，2030年之后，从发电实验堆突破称商业发电堆。