文︱關品方
筆者有幾位自然科學家教授,一直關心國內的728工程,認為國防科技發展才是強國建設的硬道理。728工程項目有釷基熔鹽堆,筆者認為值得向攻讀STEM的高中學生重點介紹。
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728工程是中國1970年代啟動的核能研發項目,最初目標是研發釷基熔鹽堆(TMSR)。釷基熔鹽堆是以釷(thorium)為燃料的熔鹽堆,是冷卻劑第四代先進核能系統,具有高效、安全、核廢料少等優勢。
1970年2月8日,中國啟動“728工程”,最初目標是研制25兆瓦釷基熔鹽堆,作為中國核能研究的起點之一。1971年,上海團隊建成零功率冷態熔鹽堆并達到臨界點,驗證了技術的可行性。但是,受限于當時科技與經濟水平,工程后續轉向輕水反應堆開發,但當年的科技突破,已為后續重啟釷基熔鹽堆研究奠定了基礎。
40年后(2011),中科院正式啟動“釷基熔鹽堆核能系統(TMSR)”專項研究,計劃在2030年前實現商業應用。筆者過去15年來一直有關注這方面的進展,可惜公開報導的資料甚少。
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如今筆者找到以下的公開資料,并無國家機密。河西(黃河以西)走廊在甘肅省,有四個城市,敦煌、張掖、酒泉和武威。TMSR示范項目(總投資220億元人民幣)已坐落甘肅武威,標志著項目已進入工程化階段。
首先,要知道釷基熔鹽堆的技術原理與優勢。其核心原理是以重原子《釷-232》為燃料,通過中子吸收生成《鈾-233》,形成可持續的“釷—鈾燃料循環”。利用高溫熔鹽(如氟鹽)作為冷卻劑,反應堆在常壓下運行可以無需高壓容器。關鍵技術突破在怎樣制備高純度的釷鹽。2023年,中國攻克了99.999%純度的釷氟鹽純化工藝。去年通過驗證,2兆瓦液態燃料實驗堆首次實現了“釷—鈾”轉換,獲取了全球獨家運行數據。
本項目的核心優勢在安全性 : 運用無水冷卻設計,避免爆炸風險;熔鹽在高溫下可自動凝固,堵塞泄漏。中國的釷儲量豐富(探明儲量在世界前列),可以緩解對鈾資源的依賴。本項目的核廢料半衰期較短(大約只有300年),放射性的毒性顯著低于傳統的核反應堆。本項目更具多功能互補性,高溫輸出(700°C以上)可與制氫、化工等產業耦合,有多重溢出效益。
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結論是 : 中國作為全球首個實現釷基熔鹽堆工程化驗證的國家,計劃2030年后可以全面推廣為商業應用。釷基熔鹽堆與其他第四代核反應堆的技術對比起來,優勢明顯,可在民用(電力能源)和軍用(彈射能力)方面雙拳出擊。
釷基熔鹽堆是核反應堆的優化,是“728工程”的內容之一。“728工程”與周恩來和聶榮臻有關。釷基熔鹽堆因為優點明顯,早在上世紀60年代,中國已開始對它進行研究并取得了某些重要進展。周總理因此對這項目給予高度重視和支持,多次聽取項目匯報,并親自協調工作。國防科技領域的研發由聶榮臻掛帥。釷基熔鹽堆(和 “728 工程”)由一批當時隱姓埋名的科學家、工程師和領導集體負責具體實施。代號“728”,是因為在1970年2月8日立項。
周總理是中國核工業和核電事業的重要決策人。他當年提出以“728 工程”代替“秦山核電站項目”的正式名稱,多次主持中央專委會議,確定了 “安全、實用、經濟、自力更生” 的建設原則,組織團隊負責具體技術工作。聶榮臻當年主要負責國防科技和核武器的早期領導工作,在 “兩彈一星” 時期發揮了重要作用,但沒有直接參與 728 工程或釷基熔鹽堆的具體管理。
“728 工程”的技術方案最初由歐陽予(中國核電之父)負責,后來彭士祿(中國核潛艇之父)提出采用壓水堆技術,取代了熔鹽堆方案并擔任技術顧問,推動了秦山核電站的建設。重新啟動后的釷基熔鹽堆核能系統(TMSR)是由中國科學院上海應用物理研究所牽頭的第四代反應堆項目,由徐洪杰、戴志敏等人主導,是中國 21 世紀的科研項目,承先后后、繼往開來。
最后值得一提的是,筆者和一些香港經濟學會的同事們最近討論,個人認為,從統計經濟學的角度看,GDP已不能夠全面反映綜合國力,還需要知道財富的平均分配程度,還需要量化資源、能源和動能這些新質生產力的強度和韌性。中國的綜合經濟質量和體量其實已經全球第一,但何必強調,無需爭論。因為唯其不爭,世人莫之與爭。先不說其他,單說能源吧,應該看發電量增長率和經濟成長率之間的關系。成長經濟學的標準是1.1,例如經濟的年增長率5%,發電量的年增長率應該是5.5%,才能夠配合經濟發展的速度。
中國現在的年總發電量和人均用電量全球第一,其他國家和中國的差距只會越拉越大。根據現有預測,到 2030 年,中國的總發電量預計將達到 13 萬億至 14 萬億千瓦時。這一預測是基于經濟增長、工業電氣化、數據中心擴張、人工智能用電及居民用電增長等因素。預計中國的社會用電量今后10至20年的年均增長率大約在 4.6% 至 5.4%之間,超過同期的年均經濟增長率4%至5%之間的預期。
根據中國國家能源局和美國能源信息署的數據,去年中國發電量約為 10.37 萬億千瓦時,美國發電量約為 4.26 萬億千瓦時;中國發電量現在已是美國的 2.43 倍。一旦中國的TMSR成功推出并量化應用,在電力能源方面,中國將一騎絕塵,美國將望塵莫及。用廣東白話形容,美國在后面追趕中國,恐怕“只會食塵,追到氣咳”。國防科學技術的應用是強軍建設、強國建設和民族復興的硬道理,毋庸置疑。
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