又一技术实现反超，中国将建设全球首座钍基熔盐堆，可以用上千年

显示全部楼层 · 2024-8-23 15:58:55

1969年，上海向中央发送了一份紧急报告，语气非常焦急，全篇的主要意思是表达：上海正面临严重的能源危机，大量的工厂被迫停工。
看完报告后，中央的后背都惊出了一身冷汗。
要知道，当时的上海是全中国的工业中心，上海制造业占到全中国工业产出的六分之一以上，上海制造业一出事，整个中国的经济和民生都得跟着震动。
上海面临的能源危机并不是危言耸听，甚至更加危险，由于缺煤少电，当时的上海有许多工厂正面临停产，还有诸多规划中的新工厂压根不敢开建。

被逼无奈，上海动用了大量的资源去拉煤，有一半的铁路和海上运输船都是用来运送煤炭资源的，但即便这么兴师动众，上海的煤炭依然不够用。
因此才有了那份紧急报告。
事实上，上海制造业遭遇的问题只是中国当时能源问题的缩影，中国东部工业区普遍能源匮乏，有些地方为了民生，甚至开始压缩工厂用电量，导致全国工厂无法满负荷运行。
当时中国工业正在复苏，可预见的能源需求近乎是一个无底洞，单靠烧煤没办法解决上海和整个中国的能源需求，能源已经成了工业发展的首要问题。

同年，中央下达指令，全力发展能源，将大量能源调往东部，同时开始发展多种电力，其中核电就是非常关键的一环。
当时核能研究主要在二机部，因此二机部接到了一个特殊的指令：“二机部不能光是爆炸部，要和平利用核能，要搞核电站”。
中国核电迎来了命运的转折点。
二机部就是后来的核工业部，他们奔赴上海，全力协助上海开发核电站，以满足上海的能源需求。
中国的第一个核电站项目——728工程就此拉开序幕。

非常巧合的是，728工程建设的第一个反应堆，并不是咱们传统的核电站，而是技术更加先进，难度更高的第四代核电站：钍基熔盐反应堆。
五十多年后，中国科学家们终于攻克了所有技术难点。
2024年，中科院上海应用物理研究所同样发布一份特殊的报告：将在甘肃武威建设全球首座10MW级的商业钍基熔盐反应堆。

全球核能界震动了。
中国用五十多年时间，完成了当初的设想。
钍基熔盐反应堆到底是什么？为什么这么久才建成？既然难度更大，为啥不优先发展传统核电站？
这咱们还得从中国特殊的资源说起。
传统核电站的核燃料是U-235，需要从铀矿中提取和加工，中国铀资源其实非常少，当初为了核弹，中国组建过两支秘密队伍，走遍全国各地才找到一点点铀矿。

直到2010年，中国探寻到的铀矿也不过17.1万吨，其中还有一半是无法开采的，真正能从铀矿中提取出来，做成核燃料的更是微乎其微，但是一座百万千万级的核电站，每年所需的燃料就超过了30吨。
但是钍资源却完全不一样。
地球上钍资源储量是铀的3到4倍，中国国内钍资源的储量也非常多，目前已知的钍矿就已经超过了28万吨，储量排名世界第二。

按照目前的用电量，足够我们使用成百上千年。
更重要的是，中国钍资源提取技术相当成熟。
钍元素往往伴生在稀土矿中，作为稀土元素主要来源的独居石矿，同样也是钍元素的主要来源。
我国不仅拥有世界第一的稀土储量，还拥有世界第一的稀土提取技术，可以从稀土尾矿中获得源源不断的核燃料。
从战略上来选择，钍基反应堆毫无疑问是适合中国的。
如果我们掌握了钍基熔盐堆的发电技术，就能在未来数百年甚至更长的时间里，将能源命脉牢牢地掌握在自己手中。

中国选择钍基核反应堆还有一个好处那就是：非常安全。
早在上世纪40年代，美苏就在大力发展钍基熔盐堆，美国空军原本还打算用钍基核反应堆来做核动力飞机，就是因为它安的全性非常高。
钍基熔盐堆的原理和普通的核电站没啥区别，也就是俗称的“烧开水”，但是烧开水也是分等级的，用柴火烧、用铀燃料和用钍燃料少烧是完全不同的。
铀-235具有放射性物质，而且需要大量冷却水来冷却核燃料，一旦内层管道破裂，那么堆芯融化和泄漏的风险就会非常高。

因此，在很多地方并不适合建造。
而在这一点上，钍基熔盐反应堆有着得天独厚的优势。
与传统的压水、沸水反应堆不同的是，铀、钍等裂变燃料直接混合在无机盐中，既是燃料又充当冷却剂，而不是靠水来做冷却剂和慢化剂。
这样做的好处很多，当核反应堆的温度太高了，熔盐堆就不会发生后续的链式反应，当温度太低的时候，它又冷却为固态，减少流动。
想想看，在平时反应堆运行的时候，只要正常往里面加入燃料或者加热，就可以保持反应堆的流动。一旦发生紧急情况，即便是反应堆不再反应，那么剩余的燃料盐只会逐渐冷却下来，变成一坨固体。

是不是就避免了爆炸和核泄漏？
如果还不懂，咱们打个比喻就知道了，普通的核电站就像一个加满了燃料的锅炉，需要不断加水冷却，才能保证安全。
钍基熔盐反应堆则是一个边烧边加燃料的锅炉，一旦断电，燃料补给就会自己会停下来，安全性高了非常多。
因此钍基熔盐堆相当安全，可以用在不同的领域，比如什么核飞机、核动力船等等。
世界上首个民用熔盐堆就是以钍燃料作为熔盐堆的核燃料。

中国也将它当做首个核电项目，就是看中它的安全性以及资源可以自主。
然而当科学家们真正去研发的时候才发现，这玩意好是好，但是大家都不愿意做，原因有三点。
第一点就是生不逢时，如果放在现在，肯定是哪个更安全用哪个，但是在上世纪80年代正是美苏冷战高峰期，核竞赛打的是天昏地暗。
传统核电站的铀-235恰恰可以作为核弹的原料。
美苏两个国家当然更愿意研究铀作为燃料的核电站。
还有一个原因就是技术和成本问题，自然界存在的易裂变元素只有铀-235，钍-232需要再加一道程序。

因此，钍基核电站就被发达国家无情的抛弃了，转而发展铀燃料为主的核电站。
一直到2000年后，钍基核电站才被重新启用。
因为这些年同样发生了几件大事，一个是苏联解体，美苏核竞赛没必要再打了，铀的最大的作用没了，还有一个就是核事故把人类折磨的半死。
美国几次核泄漏、切尔诺贝利以及福岛等严重的核事故，把全球核电大国下了一跳。
这些核事故无一例外都是各种原因导致冷却水不足，堆芯熔毁，最终酿成大祸，再无脑搞传统核电，那么非得脱一层皮不可。
因此美国为首的十几个核电大国聚在一起，想要找到一种既安全，经济效应又比较高的核电。
这么一研究才发现钍基熔盐堆恰恰就是最优解。既安全性，资源也丰富。于是将它列为、第四代六大核电技术之一。

2011年，美国能源部拉着麻省理工学院等高校，启动了燃料熔盐堆的前期研究计划；2016年，美国能源部又资助了南方电力公司等企业的熔盐反应堆项目，重启了相关实验。
而欧洲方面，法国在2015年完成了相关的理论研究，计划在2030年推出自家的第一座原型堆；荷兰的一家公司则在2017年进行了小规模的钍基熔盐反应堆实验；
还有印度和俄罗斯进展也很快，俄罗斯已经完成了首座熔盐实验堆的设计草案，预计在2031年建成。
印度就比较魔幻了，他们一直都是以钍基熔盐堆为主，从未放弃。
上世纪60年代，三哥对外宣称缺电，准备修建一座核电站，但是核技术是严格保密的，其他国家不太愿意卖给三哥。

于是三哥就耍了个小聪明，声称这座核电站只用于和平用途，美国和加拿大还真信了三哥，于是就将技术卖给他们。
然而三哥转头就变脸了。
1974年，三哥从这座反应堆乏燃料中偷偷提取了6千克钚，成功让印度拥有了核武器试验，让美国和加拿大顿时傻眼了，没想到自己严防死守，还是让核弹技术扩散了。
从此以后，核电大国就达成了一个默契，他们向无核国家推销核电站机组时，都需要严肃考虑核电站被应用于核武器研究的可能。
有了这次教训，三哥就再也没办法轻易买到核电站的技术了，他们只能求购更安全的钍基熔盐堆。

这么研究就持续了很多年，曾经一度领先于其他国家。
直到中国横空出世。
2017年，上海应物所在甘肃武威启动了国内首座钍基熔盐反应堆的建设，2021年5月实现试运行，在去年6月，正式获得了国家核安全局颁发的运行许可证。今年商业化的钍基熔盐堆计划正式出炉。

把其他国家打的一愣一愣的。
英国的材料学博士班戈曾经兴奋表示：“中国钍基熔盐堆太牛了，只要中国愿意，他立马就可以飞过来参与研究。”
为什么中国钍基熔盐堆这么强？
原来是从一开始咱们就没放弃过这项技术，其他国家大力搞传统熔盐堆的时候，我们在默默的研究，其他国家开始重视钍基熔盐堆的时候，咱们已经开始建设了，当其他国家有点成果的时候，我们已经准备产业化了。
但是真正让我们放手大干还得是欧美的“神助攻”。
2013年，中国制定了核能出海战略，欧美就一直在骚扰我们。
中广核集团与英国合资的欣克利角核电项目无疾而终；与罗马尼亚签署的核电协议，在美国的阻挠下，也破产了；中核集团与阿根廷的核电合作，又遭遇阿根廷内部环境动荡的影响，陷入停滞。

核能出海战略进行了十余年，实际上只有老朋友巴基斯坦的核电项目还算顺利。
这些背后都有欧美的影子，每次中国拿到项目，他们就去施压，一会说核电站不安全，一会说核技术会扩散，再不然就是说核电项目劳民伤财等等。
如果都干扰不成，他们干脆就直接搞定当地的领导人。往往他们出手，就算这个国家非常想要发展核电技术，也很难顺利进行下去。
这里有两个非常重要的原因。
一个就是投资成本太大。
在经历几次核电事故后，传统核电站就增加了很多安全措施，比如修建一个超大型的混凝土安全壳，装置大量冷却水管道回路等等，成本增加了不少。

而且核电站的发电功率与规模越来越大，又增加了造价成本。
以咱们的华龙一号为例，一台1000MW级的核电机组，需要投资约200亿元人民币，如果是欧美发达国家那就更贵了，英国的欣克利角C核电站，2台核电机组的造价就高达430亿美元。
如此巨额的投资，压根就没几个国家玩得起，更别说发展中国家了，估计他们全年的税收都没这么多。
因此只要核电项目成立，美国集体搞了舆论，那些国家的普通人都会上当，真觉得这东西就是劳民伤财，是官方想要捞钱。
然后就是抗议，批评啊等等，项目就延期了。
第二个就是周期长。
大型核电站建设周期往往要五年以上，但是很多国家的领导人可能任期都只有四年，等你建设得差不多了，在其他领导人上台后，项目就搁浅了。
那么怎么办呢？像玲珑一号小堆和钍基熔盐堆等核电项目，就可以解决这些问题。

它能够在常压环境下运行，就意味着它无需修建大型的混凝土安全壳，也无需加装大量冷却水管道回路。
可以做的很小，大大降低了项目的投资总额，很多国家都可以承担得起。
如果用上中国独特的模块化设计，项目周期也可以缩短到很小的地步，再加上它足够安全，就彻底堵住了美国的干扰。
于是在2011年后，咱们就一直在加大力度研究这项技术。
除此之外，中国还看中了它多用途的优势。
2023年12月，中国船舶集团江南造船公司发布了全球首款、世界最大的24000箱核动力集装箱船，用的就是钍基熔盐反应堆作为动力来源。

并且，这一设计已经获得了世界最大船级社——挪威船级社（DNV）的原则性认可证书，也就是说，这一设计是完全行得通的。
可以在集装箱船上用，那能不能在油轮上用呢？能不能再小型化，用在军舰、破冰船以及更多的船型上呢？
当然可以了，甚至随着技术的进步，美国没能实现的核动力飞机也可以造出来。
同时，由于钍基熔盐堆不需要用水来作为慢化剂和冷却剂，可以节约大量的水资源。
这意味着即便在干旱地区或者内部地区，也可以修建钍基熔盐核电站，让核电站不再局限于沿海、沿河地区，这大大拓展了核电站的应用范围，很多身处陆地内部的国家也可以发展核能。

再加上燃料和反应过程的不同，钍基熔盐反应堆产生的核废物只有传统核电站的一半左右，后续核废料处理的难度大大降低，不仅节省核废料处理的费用，而且也降低了对发展中国家技术水平的要求。
从这些方向上看，小型化的钍基熔盐反应堆有着无比广阔的应用前景。
恐怕连发明熔盐堆的美国人都没想到，在遥远的中国，会有一群人默默花了50多年的时间，一点一点地完成了对西方的反超，不仅为自己的国家解决了致命的能源困局，还紧紧握住了这把改变世界的钥匙。
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又一技术实现反超，中国将建设全球首座钍基熔盐堆，可以用上千年

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