中國能源需求一直很大,鈾資源相對緊缺,這讓科研人員早早就把目光轉(zhuǎn)向釷這種元素。釷在我國分布廣,尤其和稀土礦伴生,開采成本低。早在2011年,中國科學(xué)院就啟動專項(xiàng),瞄準(zhǔn)釷基熔鹽堆這種第四代核技術(shù)。
團(tuán)隊(duì)從基礎(chǔ)入手,集結(jié)材料專家和工程師,逐步解決高溫熔鹽帶來的腐蝕難題。選址定在甘肅戈壁,避免傳統(tǒng)核堆對水的依賴。項(xiàng)目推進(jìn)時,天氣極端,設(shè)備運(yùn)輸難,但一步步建起實(shí)驗(yàn)基地。
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建設(shè)從2018年開始動工,2020年進(jìn)入關(guān)鍵安裝。科研人員測試合金材料,確保耐高溫環(huán)境。2021年主體完工后,進(jìn)入調(diào)試階段。控制系統(tǒng)優(yōu)化花了不少工夫,監(jiān)測熱量分布。
2023年10月11日,堆首次臨界,鏈?zhǔn)椒磻?yīng)啟動;這步確認(rèn)設(shè)計(jì)靠譜。接著,工程師調(diào)整參數(shù),積累數(shù)據(jù)。2024年6月17日,滿功率運(yùn)行成功,熱量輸出穩(wěn)定。9月拿到加釷許可,10月完成首次加釷操作。
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2025年11月1日,釷鈾轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn),國際上首份堆內(nèi)釷數(shù)據(jù)到手。這標(biāo)志我國成為全球唯一運(yùn)行釷基熔鹽堆的國家。熔鹽堆用液態(tài)氟化物鹽冷卻,溫度高到幾百度,能直接供熱或發(fā)電。
釷-232被中子轟擊,轉(zhuǎn)成鈾-233裂變放能。循環(huán)閉合,廢料少,安全性高。常壓運(yùn)行,不用大量水,適合內(nèi)陸。相比風(fēng)電太陽能的間歇,它提供穩(wěn)基荷電,補(bǔ)齊清潔能源短板。
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這項(xiàng)技術(shù)不只發(fā)電,還能制氫或處理二氧化碳,合成燃料幫減排。供應(yīng)鏈基本國產(chǎn),核心泵和容器全自主。早期實(shí)驗(yàn)室回路模擬高溫,迭代設(shè)計(jì)多次。戈壁基地防護(hù)嚴(yán),環(huán)境監(jiān)測沒問題。國際專家留意進(jìn)展,我國領(lǐng)先吸引合作。跟早期規(guī)劃比,推進(jìn)快得多,得益國家支持。釷從稀土副產(chǎn)品來,資源利用更高效。這轉(zhuǎn)變中國核能從追趕到領(lǐng)先。
釷基熔鹽堆核心是閉式燃料循環(huán)。釷資源豐富,能撐我國能源需求好多年。堆運(yùn)行時,熔鹽包容放射物,事故風(fēng)險低。高熱輸出擴(kuò)展到化工,推動產(chǎn)業(yè)變。比傳統(tǒng)堆,建期短,模塊化易擴(kuò)。擺脫鈾進(jìn)口,戰(zhàn)略自主強(qiáng)。國際上,美國1965年橡樹嶺建熔鹽堆,但70年代政策停掉。2018年能源部重啟,但落后。印度俄羅斯研究中,進(jìn)度慢。我國積累深,平臺獨(dú)一。
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搶先美國,靠多年鉆研。熔鹽堆解碳排放,高溫制氫減化石依賴。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)優(yōu)化模型,模擬準(zhǔn)。比煤氣,零排放,長遠(yuǎn)成本低。全球釷多,但我國先工程化。熔鹽組成調(diào)優(yōu),穩(wěn)定性好。儀器耐輻射,反饋實(shí)時。安全融被動冷卻,重力排水。效率高,超傳統(tǒng)堆。釷堆不產(chǎn)武器材料,增殖低,助不擴(kuò)散。
未來三步走:實(shí)驗(yàn)堆已成,2025年后推10兆瓦研究堆,驗(yàn)證高功率。2030年前60兆瓦示范,2035年百兆瓦應(yīng)用。團(tuán)隊(duì)迭代,商用化目標(biāo)。經(jīng)驗(yàn)積累需時,大規(guī)模部署漸進(jìn)。釷堆小模塊供邊遠(yuǎn)電。融氫能,建綜合系統(tǒng)。話語權(quán)增,或定標(biāo)準(zhǔn)。資源安保發(fā)展,降進(jìn)口險。平臺貢全球數(shù)據(jù),促合作。
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