核能雖然是一種高效的能源，但在目前廣泛應(yīng)用的核裂變反應(yīng)堆中，往往會(huì)產(chǎn)生核廢料和核廢水這兩種高危廢棄物，對(duì)這兩種廢棄物必須要妥善處置，不然可能會(huì)對(duì)地球環(huán)境造成污染。除了會(huì)產(chǎn)生廢棄物，安全性也是很多人擔(dān)心的問題，因?yàn)槭褂煤四苓M(jìn)行發(fā)電，一旦出現(xiàn)大的事故就有可能引發(fā)核泄漏。

雖然有風(fēng)險(xiǎn)，但也不能因噎廢食。隨著技術(shù)不斷迭代升級(jí)，目前核電站中提供能源的核裂變反應(yīng)堆已發(fā)展到了第4代，已經(jīng)變得越來越安全。

國(guó)際上第四代核裂變能系統(tǒng)主要有六種堆型，分別是鈉冷快堆、超高溫氣冷堆、鉛冷快堆、熔鹽堆、超臨界水冷堆和氣冷快堆，這幾種堆型各有優(yōu)勢(shì)。目前我國(guó)的第4代核裂變反應(yīng)堆技術(shù)發(fā)展已走在了世界前列，我國(guó)已經(jīng)計(jì)劃2025年在內(nèi)陸戈壁灘建造全球首個(gè)釷基熔鹽商業(yè)堆。

該釷基熔鹽堆由中國(guó)科學(xué)院上海應(yīng)用物理研究所負(fù)責(zé)建設(shè)和運(yùn)營(yíng)，預(yù)計(jì)2029年建成，建設(shè)地點(diǎn)應(yīng)該是甘肅武威的戈壁灘。其熱功率為60兆瓦，其中10兆瓦用來發(fā)電，另外50兆瓦用來制氫。

這個(gè)即將建設(shè)的第4代核裂變反應(yīng)堆是我國(guó)及全球首個(gè)用來進(jìn)行商業(yè)發(fā)電的釷基熔鹽堆，但卻并不是我國(guó)第一個(gè)釷基熔鹽堆。2023年6月，位于甘肅武威的2兆瓦級(jí)釷基熔鹽實(shí)驗(yàn)堆獲得由國(guó)家核安全局頒發(fā)的運(yùn)行許可證，這才是我國(guó)建設(shè)的首個(gè)釷基熔鹽堆。

其實(shí)早在上世紀(jì)六七十年代，美國(guó)等國(guó)家均對(duì)熔鹽堆進(jìn)行了研究，但因當(dāng)時(shí)技術(shù)條件所限，以及其他原因，最終還是采用濃縮鈾作為燃料，輕水或重水作為冷卻劑和慢化劑的水冷堆成為了主流。我國(guó)計(jì)劃建設(shè)商業(yè)發(fā)電的釷基熔鹽堆，這表明中國(guó)在釷基熔鹽堆研究方面已取得重大突破。

目前絕大部分核電站使用濃縮后的鈾235作為核燃料，而釷基熔巖堆使用的是釷232。這是一種穩(wěn)定的核素，但它在捕獲一個(gè)中子后就會(huì)變成放射性核素釷232。之所以選擇釷作為核燃料，是因?yàn)槲覈?guó)的釷儲(chǔ)量比鈾要豐富得多?？茖W(xué)家估計(jì)，這足以支撐中國(guó)未來2萬年內(nèi)的能源需求！雖說這有點(diǎn)夸張，但釷基熔巖堆真的是僅次于核聚變的無限能源。

以往建設(shè)核電站選址，無論是在內(nèi)地還是在沿海，均需要傍水而建，因?yàn)檫^去那種核反應(yīng)堆需要用大量的水作為冷卻劑。而熔鹽堆則使用熔鹽作為冷卻劑，可以建在干旱的戈壁地區(qū)，只需要少量的水就可運(yùn)行，進(jìn)步意義十分重大。

之所以還需要少量的水，是因?yàn)槟壳敖^大多數(shù)核能發(fā)電的方式最終都是將核能轉(zhuǎn)化為熱能，再通過蒸汽推動(dòng)渦輪機(jī)來發(fā)電，也就是常說的“燒開水”模式。雖然也可以用其他介質(zhì)代替水蒸氣推動(dòng)渦輪機(jī)發(fā)電，但還是燒水比較經(jīng)濟(jì)、好使。不過未來技術(shù)進(jìn)步后，必然可以變成真正的“無水堆”。

不用水作為冷卻劑和減速劑，水不與核燃料直接接觸，意味著就不會(huì)再出現(xiàn)核廢水了，不僅再也不用傍水而建，還可以建在地下，這使得核電站的建設(shè)選址更加靈活。我國(guó)北方和大西北存在大片干旱、人煙稀少、甚至無人的地區(qū)，如果大量建設(shè)這種類型的核電站，將比風(fēng)能、太陽能更加高效。

釷基熔鹽堆與以濃縮鈾作為燃料的水冷堆有很大區(qū)別。釷基熔鹽堆中的核燃料直接與熔鹽混合，呈液態(tài)，運(yùn)行在一個(gè)管道中，可以隨時(shí)添加核燃料，不需要壓力容器，結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單。如果發(fā)生故障，當(dāng)反應(yīng)堆堆芯熔鹽的溫度達(dá)到一定閥值，裝置底部的冷凍閥便會(huì)被自動(dòng)熔化，使熔鹽流進(jìn)可以緊急排放罐中。因此這種反應(yīng)堆不僅不會(huì)出現(xiàn)堆芯熔毀、爆炸、核泄漏等情況，還可以建成緊湊型、輕量化、低成本的小型模塊化反應(yīng)堆，比現(xiàn)在普遍使用的水冷堆更為安全可靠。