中国领先世界：聊一聊钍基熔盐核反应堆和第四代裂变堆技术路线

今天一则新闻再次表现了中国在高技术领域取得的领先世界的成就，这就是全球首个商业化钍基熔盐核反应实验堆正式建成，将于本月下旬开始运行，以检验第四代熔盐堆在工程和商业上的可行性。

这表明中国在核裂变能源领域工程应用方面持续扩大了领先优势，鉴于四天前中国高温气冷商业化实验堆刚刚跨过临界状态开始持续核反应，不久后就可以并网发电实现商业应用，中国在第四代裂变反应堆工程应用领域多点开花，已经成为全球核电技术的引领者。

国际上定义的第四代裂变核反应堆存在多条技术路线，哪一条路线能取得优势没人能准确预测，所以像中国这样的大国干脆就都搞起来，毕竟“只有小孩子才做选择题”。不同的技术路线各有其限制条件，哪一条路线能较快突破限制谁都不好说，而且这些限制都跟材料科技有密切关系，对哪一条路线的探索都不会是毫无收获的浪费资源。这是我们“全都要”的重要原因。

相比于高温气冷堆，钍基熔盐反应堆更有其重要意义。先就两座实验堆的地址来说，高温气冷堆的地点在山东石岛湾，和以前的核电站一样都选址在海边。一方面此类核反应堆都需要大量用水，另外就是安全考虑，没办法建在在内陆。而钍基熔盐实验堆的地址在甘肃，远离大海和河流。

这意味着什么？

一是熔盐堆摆脱了对大量用水的依赖，二是熔盐堆非常安全，不会造成一旦泄露产生对水网、土壤和生态环境的大规模污染！这对核裂变能源的普及使用具有非凡的意义。

钍基熔盐堆可以建在内陆地区，这是这条技术路线独有的显著的优势！这意味着在大陆内部可以大规模发展高效安全的核电能源！

这条技术路线对中国还有独特的意义。因为钍元素存在于稀土资源中，而中国是稀土资源最丰富的国家，中国的钍矿储量世界第一！相比于稀缺的铀资源，钍基核反应对中国未来能源布局要重要得多，可以不夸张地说，能够彻底解决中国的能源供应安全问题！

相比于传统的铀燃料反应堆，钍基核反应的放射性释放量只有千分之一，整堆设计具有天然的安全性，将来甚至能够用于分布式社区电站。甚至有人设想用微型钍基熔盐堆作为汽车的动力，无需加油充电可以跑数百万公里！

钍基熔盐堆既然这么优秀，为啥其他国家不怎么搞？其实60年前在现在全球广泛使用的压水堆开始被设计出来的时候，核专家们就已经有了对钍基熔盐堆的设想，虽说技术难度较大，但关键是各国主政者兴趣缺缺。

为啥呢？主要原因是——钍基核反应无法产生可以用于核武器的副产品——钚！目前传统的核反应堆除了发电还有另外一项职能，就是生产核武器使用的核原料！核能大国每一年能够通过核反应堆获得足够几百上千枚原子弹使用的核装料！美国人最早开始熔盐堆的研究，但发现它的产物太“安全”了，对生产核武器原料没有丝毫帮助，就放弃了。

按理说日本这种国土狭小的国家在大规模使用核能源的时候应该把安全性放在绝对的第一位，但日本基于美国技术对熔盐堆搞了一段时间研究后也放弃了，宁可使用导致福岛核灾难的核能发电技术，而且在灾难发生后仍然不放弃传统的核能电力供给，原因是什么我想只要是中国人都明白。

第四代核堆除了钍基熔盐堆这种在燃料性质和燃料供给方式上非常独特的技术路线之外，其余的技术路线都是基于铀燃料使用方式和热传导方式进行改进的技术路线。

比如高温气冷堆，并不能算作完整的四代堆，需要更进一步提高气冷功率，或者是以快中子反应作为能源核心。

所以综合来看，除了熔盐堆之外，其它技术路线不外乎就是尽可能以快中子增殖反应堆为核心，开发不同的能量传导技术来尽可能提高能源利用效率，同时兼顾设计简化和低成本运行。无论是气冷、钠冷、铅冷还是超常高温，都可以把能源利用率提高到50%左右，而副产品就是更高的安全性和低辐射产物。

新一代核技术好处明显，先进的模块化设计在成本和建造周期上有明显优势，而且副产品没有或者很少有可以用于核武器的原料，对防止核扩散很有利，不用担心为非核国家建造反应堆反而帮助这些国家获得核武器制造能力。

从前景上看，四代堆的目标是把核电站的建设时间缩短到3年以内，发电成本降低到3-5美分每千瓦时。这意味着依靠先进的核反应堆可以开启大规模的廉价制氢工程，全面改进人类的能源供给！

鉴于核聚变发电永远的50年，可能未来上百年，四代堆及其改进版才是人类能源供给最大的希望。