甘肅戈壁灘深處,一座不需要水的核反應(yīng)堆已經(jīng)穩(wěn)定運(yùn)行。
它燒的燃料,是釷——一種藏在稀土礦渣里的銀白色金屬,儲(chǔ)量大到足以支撐中國(guó)能源供給數(shù)千年乃至上萬(wàn)年。
截至2026年3月,全球只有中國(guó)建成了這樣一座反應(yīng)堆,也只有中國(guó)跑通了釷鈾轉(zhuǎn)化的全流程。
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一、石油的黃昏已至
石油統(tǒng)治人類能源版圖超過(guò)一個(gè)世紀(jì),圍繞它的地緣博弈從來(lái)沒(méi)有停過(guò)。
中東那片土地幾十年戰(zhàn)火不斷,根子上就是石油這根管子在背后牽著。
誰(shuí)控制了運(yùn)輸通道,誰(shuí)就扼住了工業(yè)國(guó)的咽喉。
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中國(guó)每年進(jìn)口原油超過(guò)5億噸,對(duì)外依存度長(zhǎng)期在七成以上。
任何一次海峽封鎖、航線中斷、價(jià)格暴漲,都能讓整個(gè)經(jīng)濟(jì)體承受巨大壓力。
核電本來(lái)是個(gè)好選項(xiàng),但傳統(tǒng)核電燒的是鈾,中國(guó)的鈾礦資源并不充裕,大量鈾燃料同樣需要從海外采購(gòu)。
從石油依賴跳到鈾依賴,卡脖子的品種換了,被卡的處境沒(méi)變。
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真正的破局,必須找到一種中國(guó)自己"家里有礦"的核燃料。
這個(gè)東西,就是釷。
地殼中釷的含量是鈾的三到四倍,中國(guó)已探明的釷工業(yè)儲(chǔ)備居世界前列。
更關(guān)鍵的一點(diǎn)——絕大部分釷礦和稀土伴生在一起。
中國(guó)是全球最大的稀土生產(chǎn)國(guó),每年開(kāi)采稀土的時(shí)候,釷作為副產(chǎn)品被大量提取出來(lái)。
過(guò)去這些釷礦渣基本上當(dāng)廢料堆放,現(xiàn)在回頭看,那簡(jiǎn)直是坐在金礦上扔金子。
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一旦釷基核能技術(shù)全面走通,中國(guó)的能源安全格局將發(fā)生質(zhì)的改變。
不再被任何一條海上通道、任何一個(gè)資源出口國(guó)所左右。
石油時(shí)代的黃昏,因?yàn)橛腥苏业搅烁呔S度的燃料。
二、萬(wàn)年之火的秘密
釷有個(gè)先天特點(diǎn):它自己不能直接裂變放能。
必須用中子轟擊釷-232,讓它吸收中子后轉(zhuǎn)化為鈾-233,后者才是真正能釋放巨大能量的裂變?nèi)剂稀?/p>
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這個(gè)過(guò)程叫"釷鈾轉(zhuǎn)化",業(yè)內(nèi)也有人形容為核能領(lǐng)域的"點(diǎn)石成金"。
聽(tīng)起來(lái)一句話就能講完,做起來(lái)極難。
從上世紀(jì)60年代到現(xiàn)在,全球無(wú)數(shù)實(shí)驗(yàn)室嘗試過(guò),真正在運(yùn)行的反應(yīng)堆里完成這一步的,只有中國(guó)。
位于甘肅武威民勤縣的2兆瓦液態(tài)燃料釷基熔鹽實(shí)驗(yàn)堆,在2025年底前完成了世界首次釷鈾核燃料轉(zhuǎn)換,拿到了全球獨(dú)一份的運(yùn)行數(shù)據(jù)。
全球唯一。
這座反應(yīng)堆的冷卻劑不是水,是高溫液態(tài)氟化物熔鹽。
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核燃料直接溶解在熔鹽里,跟著一起流動(dòng)循環(huán),添加燃料時(shí)不需要停堆,直接在運(yùn)行狀態(tài)下完成補(bǔ)給。
傳統(tǒng)核電站在高壓環(huán)境下運(yùn)行,管道破裂或冷卻失靈的后果非常嚴(yán)重。
釷基熔鹽堆在常壓下工作,溫度升得過(guò)高時(shí)核反應(yīng)會(huì)自動(dòng)降低直至停止。
反應(yīng)堆底部設(shè)有"冷凍閥",異常情況下熔鹽靠自身重力排入緊急儲(chǔ)罐,溫度一降就凝固成固體,放射性物質(zhì)被物理鎖死在里面。
堆芯熔毀這種災(zāi)難性事故,從設(shè)計(jì)原理上被徹底排除了。
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還有一層戰(zhàn)略意義很少被提及。
釷鈾循環(huán)過(guò)程中不會(huì)產(chǎn)生可用于制造核武器的钚。
這意味著釷基核能天然具有防核擴(kuò)散屬性,對(duì)一個(gè)始終主張和平利用核能的國(guó)家來(lái)說(shuō),這條技術(shù)路線在能源價(jià)值之外還多了一層道義上的清白。
儲(chǔ)量方面的賬更讓人踏實(shí)。
中國(guó)已探明釷工業(yè)儲(chǔ)量約28萬(wàn)噸,遠(yuǎn)景儲(chǔ)量更為可觀。
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如果釷基核燃料未來(lái)實(shí)現(xiàn)完全循環(huán)利用,初步估算可供中國(guó)使用數(shù)千年以上。
曾經(jīng)被嫌棄的尾礦廢渣,現(xiàn)在是撐起萬(wàn)年能源底氣的戰(zhàn)略物資。
技術(shù)進(jìn)步這東西,真的能把資源認(rèn)知徹底改寫(xiě)。
三、誰(shuí)丟棄了誰(shuí)撿起
釷基熔鹽堆這個(gè)概念,最早是美國(guó)人做出來(lái)的。
上世紀(jì)60年代,橡樹(shù)嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室建成了人類歷史上第一座液態(tài)燃料熔鹽實(shí)驗(yàn)堆,運(yùn)行了三年多,還成功用鈾-233做了燃料測(cè)試。
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技術(shù)驗(yàn)證通過(guò)了,但華盛頓沒(méi)有繼續(xù)走下去。
冷戰(zhàn)年代,五角大樓需要能大量產(chǎn)出武器級(jí)核材料的反應(yīng)堆,钚基快堆能造核彈,釷基熔鹽堆不能。
選擇題很快就做完了,美國(guó)正式終止了這條路線。
這個(gè)選擇后來(lái)被"氫彈之父"愛(ài)德華·泰勒評(píng)價(jià)為"一個(gè)可以原諒的錯(cuò)誤"。
中國(guó)也不是沒(méi)碰過(guò)釷基熔鹽堆。
上世紀(jì)70年代初,上海"728工程"啟動(dòng),最初目標(biāo)就是建造熔鹽堆,上海應(yīng)用物理研究所甚至建成了一座冷態(tài)零功率實(shí)驗(yàn)裝置。
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那是中國(guó)民用核能真正意義上的起點(diǎn)。
但那個(gè)年代的工業(yè)基礎(chǔ)和科技水平,撐不起這么超前的技術(shù)方案,項(xiàng)目被迫轉(zhuǎn)向了更成熟的壓水堆路線,也就是后來(lái)的秦山核電站。
釷基熔鹽堆在中國(guó)的第一次嘗試,停在了剛起步的位置。
2011年,中國(guó)科學(xué)院?jiǎn)?dòng)戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng),重新把釷基熔鹽堆擺上桌面。
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這一次,底氣完全不同。
材料科學(xué)、精密制造、核工程能力已經(jīng)今非昔比。
團(tuán)隊(duì)從零開(kāi)始組建,扎進(jìn)甘肅武威的戈壁荒漠里。
沒(méi)有成熟技術(shù)可以借鑒,沒(méi)有現(xiàn)成供應(yīng)商可以采購(gòu)。
科研人員在那片荒涼的土地上埋頭干了八年多,不發(fā)論文,不申報(bào)獎(jiǎng)項(xiàng),悶頭攻關(guān)。
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他們自主研發(fā)了代號(hào)GH3535的鎳基合金,專門(mén)解決高溫熔鹽對(duì)材料的腐蝕難題——這個(gè)問(wèn)題當(dāng)年直接勸退了美國(guó)人。
實(shí)驗(yàn)堆的關(guān)鍵核心設(shè)備全部國(guó)產(chǎn)化,整體國(guó)產(chǎn)化率超過(guò)九成,供應(yīng)鏈完全自主可控。
近百家國(guó)內(nèi)科研機(jī)構(gòu)、高校和產(chǎn)業(yè)集團(tuán)參與了這場(chǎng)攻關(guān)。
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從首次臨界反應(yīng)到滿功率運(yùn)行,再到世界首次熔鹽堆加釷、首次釷鈾核燃料轉(zhuǎn)換,每一步都是國(guó)際首次,每一步都沒(méi)有先例可循。
所謂"搶先攻克"四個(gè)字的含金量就在這里——在別人放棄的路上,一直走到了終點(diǎn)。
四、從戈壁到深藍(lán)
實(shí)驗(yàn)堆只是起點(diǎn)。
中國(guó)為釷基熔鹽堆制定了清晰的"三步走"戰(zhàn)略:實(shí)驗(yàn)堆、研究堆、示范堆。
實(shí)驗(yàn)堆已在甘肅武威建成運(yùn)行,驗(yàn)證了技術(shù)可行性。
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下一步是10兆瓦電功率的小型模塊化釷基熔鹽研究堆,選址同在武威民勤,緊鄰實(shí)驗(yàn)堆,2026年啟動(dòng)建設(shè)。
研究堆的任務(wù)是在更高功率、更高輻照條件下進(jìn)行工程熱驗(yàn)證,為大型商業(yè)堆積累關(guān)鍵數(shù)據(jù)。
遠(yuǎn)期目標(biāo)錨定2035年前后,建成百兆瓦級(jí)示范工程并實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)發(fā)電。
這個(gè)節(jié)奏看起來(lái)不算快。
核能領(lǐng)域,冒進(jìn)的代價(jià)是任何國(guó)家都承受不起的,穩(wěn),才是真正的快。
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讓人期待的是,釷基熔鹽堆的應(yīng)用空間遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了陸地發(fā)電的范疇。
因?yàn)椴恍枰鋮s,它可以建在沙漠里、高原上、海島上,甚至裝在船上。
中國(guó)船舶集團(tuán)已經(jīng)公布了全球首型搭載熔鹽堆技術(shù)的大型核動(dòng)力集裝箱船方案,預(yù)計(jì)2026年建成。
一次裝料續(xù)航能力極強(qiáng),換料周期長(zhǎng)達(dá)十五到二十年。
遠(yuǎn)洋航運(yùn)的燃料格局一旦被改寫(xiě),影響的將是整條全球貿(mào)易供應(yīng)鏈。
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釷基熔鹽堆輸出的高溫?zé)崮埽?strong>還可以直接用于工業(yè)制氫。
和風(fēng)電、光伏、熔鹽儲(chǔ)能等系統(tǒng)耦合之后,能搭建出一整套多能互補(bǔ)的低碳復(fù)合能源體系。
這已經(jīng)超越了"用一種能源替代另一種能源"的層面,它在構(gòu)建一個(gè)全新的能源生態(tài)。
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很多人談"告別石油時(shí)代",以為就是少燒點(diǎn)汽油、多裝幾塊光伏板。
真正的告別,是從底層燃料邏輯上拿出一種可以自給自足、安全可控、供給以千年為單位計(jì)算的替代方案。
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中國(guó)正在做的,恰好就是這件事。
從實(shí)驗(yàn)堆到研究堆再到示范堆,每一個(gè)環(huán)節(jié)都可能遇到新的工程難題,誰(shuí)都不該盲目樂(lè)觀。
但路線已經(jīng)被驗(yàn)證了,數(shù)據(jù)已經(jīng)拿到手了,全球獨(dú)一份的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)也積累起來(lái)了。
剩下的,是時(shí)間和耐心。
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當(dāng)戈壁灘上那座反應(yīng)堆安靜地運(yùn)行著,當(dāng)釷原子在熔鹽中完成向鈾-233的轉(zhuǎn)化,一個(gè)新能源時(shí)代的齒輪已經(jīng)不可逆轉(zhuǎn)地轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)。
石油的時(shí)代不會(huì)一夜結(jié)束。
但替代它的答案,已經(jīng)在中國(guó)的實(shí)驗(yàn)室和工程現(xiàn)場(chǎng)寫(xiě)下了第一行。
參考信息:
燃料從"鈾"到"釷"!我國(guó)實(shí)現(xiàn)釷基熔鹽堆研發(fā)突破 · 新華網(wǎng) · 2025年11月1日
中國(guó)向下一代核反應(yīng)堆邁出堅(jiān)實(shí)一步 · 中國(guó)科學(xué)報(bào)· 2025年11月3日
我國(guó)第四代核能技術(shù)獲重要突破 全球唯一釷基熔鹽堆建成運(yùn)行 · 國(guó)家核安全局 · 2025年9月
釷基熔鹽堆建成 中國(guó)核能科技實(shí)現(xiàn)全新突破 · 福建省生態(tài)環(huán)境廳 · 2025年11月10日
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