全球首个商用“钍反应堆”在我国试运行！有望成为终极能源方案

戍天九思原创第431期

9月7日，《自然》杂志网站报道了一项中国正在低调测试的黑科技，叫做“钍反应堆”技术。钍是元素周期表中第90号元素, 是一种放射性较弱的银色金属，天然存在于岩石中。最近，我国在甘肃武威启动了钍反应堆的试运行，这是世界上第一个“钍反应堆”商业化试运行项目。

“钍反应堆”不同于“铀堆”的独特优势

普通的核电站是利用铀或者钚发生核裂变反应，释放大量热量而发电的。而钍元素发电的物理过程，跟铀、钚一样，也是通过原子核的裂变产生能量。只不过，钍元素的裂变过程要多一步，就是钍原子需要首先吸收中子变成铀233原子，然后再裂变释放能量。

既然钍元素需要先变成铀元素再进行裂变，为什么不直接用铀元素裂变？主要是因为用钍来做核原料有四大优势：

第一，钍元素的储量非常丰富。据目前探明情况看，钍的储量大概是铀元素的4倍。这意味着使用钍元素来发电，足够全人类使用几千年。特别是钍元素在我国的储量非常丰富，储量仅次于印度排第二位，而且钍元素通常是和稀土混合在一起被开采出来的。

以前，因为钍元素在工业上没有什么用处，通常被当做稀土开采过程中的废物处理掉。现在，随着钍反应堆技术逐渐成熟，这些“废料”将发挥出很大的价值。而且可以想象，随着钍元素有了更大应用价值，它的探明储量可能还会进一步增加。

而我国的铀矿“规模小、品位低、较分散”，天然铀高度依赖出口。

第二，钍反应堆更加安全和清洁。对铀反应堆电站来说，我们往往担心其安全和污染问题，比如福岛核电站到现在还在产生新的核废水。但是，钍元素就没有这些问题。钍反应堆产生的废料是一种固体的结晶盐，经过处理之后可以循环使用或者掩埋，对于环境的影响非常小。

第三，钍反应堆的发电效率更高。这次报道的反应堆，学术名称叫做钍基熔盐堆。通俗地说，就是基于钍元素作为核材料，用融化状态的盐作为热介质，来进行烧水发电的核反应堆。这种反应堆使用了融化状态的盐来进行发电，它的内部温度可达到几百摄氏度，这种温度下的发电效率可以达到50%，比以往的核电站要高很多。

第四，钍反应堆发电对环境的适应性好。传统的铀核电站由于散热冷却，需要建设在像是大河或者海边这样水资源丰富的地区。这不仅提高了核电站建设的用地成本，而且限制了能够使用核电的地区，同时也带来了水资源污染的风险。而钍反应堆由于特殊的结构设计，对于建设地点就没有这么苛刻的要求，甚至有些钍反应堆还可以建设在地底下，最大限度降低了核电站对周围环境的影响。

中国成功攻克难度极大的“钍反应堆”技术

早在20世纪40年代，国际上就提出了熔盐反应堆的概念。从60年代开始，美国、苏联、法国、日本等国进行了早期实验都失败了，因为无法解决管道、热交换器等被放射性腐蚀破裂和“水垢”问题。近年来，越来越多的国家重启熔盐堆研究项目。

我国在钍反应堆上的技术走在了世界的最前沿。上海原子核研究所在1971年和1973年分别建成可零功率熔盐堆和水堆，此后长期开展钍基燃料实验。2011 年，中科院围绕国家能源安全与可持续发展需求，部署启动了首批战略性先导科技专项（A类）“未来先进核裂变能——钍基熔盐堆核能系统（TMSR）”，计划用 20 年左右的时间，在国际上首先实现钍基熔盐堆的应用，同时，建立钍基熔盐堆产业链和相应的科技队伍。2011年，我国批准在甘肃省沙漠城市武威建造钍基熔盐堆核能系原型。同时，集中全国力量攻坚破难，取得可承受1000摄氏度高温钍盐辐射合金等一大批成果，成功解决一系列重大难题。

武威商用“钍反应堆”全球首个

我国甘肃武威的这座钍反应堆，是世界上第一个商用级别的钍基熔盐堆。

据悉，这座位于中国甘肃武威的实验性钍反应堆已于 9 月底启动试运行。根据武威市政府官网此前发布的一则消息，钍基熔盐堆核能系统项目于2018年9月30日开工建设，主体工程于2021年5月已基本完工，在8月底完成机电安装，9月启动调试。

据报道，这座反应堆将首先为大概1000户人家提供电力。如果试运行顺利，我国未来将建设规模更大的、能够为10万人提供生活用电的发电站。比起还很遥远的可控核聚变发电技术，钍反应堆可能是在我们有生之年就能够实现的能源革命。

世界上已知的钍元素储量可以至少为世界提供1万年的能源支持。钍的提炼技术已经完全成熟，99.9%的纯度。

中国国家发改委能源研究所能源模型专家姜克隽表示，这些反应堆是帮助中国在2050年左右实现零碳排放目标的“最佳技术”之一。

“钍反应堆”将成为终极能源方案

熔盐堆使用高温熔盐作为冷却剂，具有高温、低压、高化学稳定性、高热容等热物特性，无需使用沉重而昂贵的压力容器，适合建成紧凑、轻量化和低成本的小型模块化反应堆。

早在2014年8月《英国每日科技》报道，中国制造成功绝密钍核电池，世界上唯一一家第一掌握并应用绝密的中国钍核电池动力技术，将助力中国上天入海大显神通。目前，中国科学家们已经在开发成功制造利用钍代替铀作为新型核燃料的钍核电池技术，钍核电池高科技产品被列入中国重点火炬与星火计划、中国重点新产品计划和中国高新能源技术产业化推进项目。

据美国媒体报道,美国科学家查尔斯史蒂文斯正在研发用核燃料钍发电的汽车，1吨的钍能制造出10亿瓦的电,一吨钍可以提供相当于200吨铀,或者350万吨煤所提供的能源,利用钍作为汽车电力,只有8克就相当于加了6万加仑汽油,足以让悍马车跑96万英里,只需充电一次就能撑到车子坏掉。

俄罗斯已研发出核动力巡航导弹和核动力鱼雷，实现了核动力小型化实用化，但其核动力到底是铀反应堆还是钍反应堆？外界只能猜测。

随着中国钍反应堆技术进一步完善，中国核动力小型化实用化商业化也将指日可待！

注：图片来自互联网