11月1日，中國(guó)科學(xué)院發(fā)布消息，由我國(guó)自主設(shè)計(jì)、研發(fā)和建設(shè)的第四代先進(jìn)裂變核能系統(tǒng)——釷基熔鹽實(shí)驗(yàn)堆，近期在甘肅武威建成，并首次實(shí)現(xiàn)堆內(nèi)釷-鈾轉(zhuǎn)化。該核能系統(tǒng)的建成，有望打破我國(guó)核電對(duì)鈾燃料的依賴(lài)，將我國(guó)儲(chǔ)量豐富的釷元素作為核燃料，為國(guó)家能源安全與可持續(xù)發(fā)展提供重要支撐。

釷基熔鹽堆建成

我國(guó)核能科技實(shí)現(xiàn)新突破

新建成的這座釷基熔鹽實(shí)驗(yàn)堆是目前國(guó)際上唯一運(yùn)行并實(shí)現(xiàn)釷燃料入堆的熔鹽堆。釷基熔鹽實(shí)驗(yàn)堆是以釷作為核燃料、以液態(tài)氟化物熔鹽作為冷卻劑的一種核能系統(tǒng)，具有本征安全、無(wú)水冷卻、常壓工作和高溫輸出等優(yōu)點(diǎn)。

中國(guó)科學(xué)院上海應(yīng)用物理研究所所長(zhǎng)戴志敏表示：釷轉(zhuǎn)換成鈾，這是世界上第一次在熔鹽堆里面加釷，初步地證明了釷資源利用的可行性。這也是世界上獨(dú)一無(wú)二的一個(gè)釷鈾循環(huán)研究平臺(tái)。為未來(lái)的示范堆建設(shè)，以及商業(yè)化建設(shè)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

從2011年項(xiàng)目立項(xiàng)以來(lái)，我國(guó)科研團(tuán)隊(duì)突破和掌握了材料、儀器、設(shè)備研發(fā)和系統(tǒng)集成等相關(guān)核心技術(shù)，并通過(guò)一體式堆本體創(chuàng)新設(shè)計(jì)顯著降低了放射性泄漏風(fēng)險(xiǎn)，提高了反應(yīng)堆的安全性，同時(shí)最大程度上實(shí)現(xiàn)了整體國(guó)產(chǎn)化和核心設(shè)備供應(yīng)鏈的自主可控。

釷基熔鹽堆是一種清潔高效的能源系統(tǒng)，與高溫熔鹽儲(chǔ)能、高溫制氫、太陽(yáng)能、風(fēng)能、煤氣油化工相結(jié)合能夠形成多能互補(bǔ)、低碳復(fù)合的能源系統(tǒng)和低碳化工體系。

中國(guó)科學(xué)院上海應(yīng)用物理研究所黨委書(shū)記副所長(zhǎng)李晴暖表示：風(fēng)能跟光能是看天吃飯的，熔鹽堆這樣的堆型到內(nèi)陸地區(qū)去，可以起到平衡穩(wěn)定電網(wǎng)的作用。所以當(dāng)初我們選擇建在甘肅武威，打造一個(gè)多能源互補(bǔ)的系統(tǒng)。

中國(guó)科學(xué)院上海應(yīng)用物理研究所所長(zhǎng)戴志敏：我國(guó)是釷和稀土在一起，稀土很多，意味著釷特別多，研究釷基熔鹽堆非常適合我國(guó)國(guó)情。如果我國(guó)全部電力用釷資源供應(yīng)的話，可以供我國(guó)用上上千年，能夠完全確保能源安全，確保我國(guó)能源獨(dú)立。

釷基熔鹽堆是什么？

如何釋放能量？

釷基熔鹽堆對(duì)很多人來(lái)說(shuō)很陌生，那么它到底是一個(gè)怎樣的核能設(shè)施？它內(nèi)部又是如何運(yùn)作來(lái)釋放能量的呢？聽(tīng)聽(tīng)專(zhuān)家的解釋。

中國(guó)科學(xué)院上海應(yīng)用物理研究所黨委書(shū)記副所長(zhǎng)李晴暖表示：釷基熔鹽堆大家記住有兩個(gè)關(guān)鍵詞，一個(gè)釷基，就是用釷作為燃料，還有一個(gè)是熔鹽，用熔鹽作為冷卻劑。至于熔鹽堆是怎么運(yùn)行的？我們叫釷鈾循環(huán)，是非常專(zhuān)業(yè)的一個(gè)術(shù)語(yǔ)。其實(shí)我們整個(gè)熔鹽堆也好、核裂變也好，關(guān)鍵是個(gè)中子。釷元素吸收一個(gè)中子以后，它會(huì)變成元素鈾233。鈾233才是裂變產(chǎn)生熱量的核燃料，它裂變過(guò)程中又產(chǎn)生一個(gè)中子，中子又去轟擊釷元素，又變成鈾233，形成這樣釷鈾循環(huán)，釋放能量。

創(chuàng)新設(shè)計(jì)

確保釷基熔鹽堆核安全

作為一個(gè)核能設(shè)施，其安全運(yùn)行是最重要的。在釷基熔鹽堆的設(shè)計(jì)中，科學(xué)家們采用了一系列新的設(shè)計(jì)思路與方法，保證熔鹽堆的安全。

據(jù)介紹，由于熔鹽堆采用的是液態(tài)燃料，放射性產(chǎn)物中的氣態(tài)產(chǎn)物可以隨時(shí)處理，保持反應(yīng)堆的反應(yīng)性；而固態(tài)產(chǎn)物則溶解在熔鹽中，可以在不停堆的情況下引出進(jìn)行處理。為了防止放射性物質(zhì)泄露，科學(xué)家們創(chuàng)新性地設(shè)計(jì)了一體化的反應(yīng)堆，將堆芯、燃料鹽泵、換熱器等核心設(shè)備集成在反應(yīng)堆主容器內(nèi)，這可以大大提高安全性。

中國(guó)科學(xué)院上海應(yīng)用物理研究所所長(zhǎng)戴志敏：把換熱器放在堆本體里面，燃料鹽是不出堆本體的，是在堆容器里面，就不會(huì)跑到外面來(lái)，堆容器外面還有一個(gè)安全容器，所以有幾層保護(hù)，確保放射性物質(zhì)不會(huì)泄露。

專(zhuān)家稱(chēng)，用熔鹽做冷卻劑并運(yùn)行在常壓的情況下，相比高壓運(yùn)行會(huì)更加安全，不存在高壓體系下的破口炸開(kāi)的風(fēng)險(xiǎn)。另外，液態(tài)燃料還有個(gè)好處就是避免了堆芯在高溫下熔毀的風(fēng)險(xiǎn)。

無(wú)水冷卻 高溫輸出

保障“雙碳”目標(biāo)實(shí)現(xiàn)

專(zhuān)家介紹，新建成的這座熔鹽堆在國(guó)際上技術(shù)優(yōu)勢(shì)明顯，無(wú)水冷卻、高溫輸出等優(yōu)點(diǎn)也成為我國(guó)實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰碳中和”目標(biāo)的有力保障。

據(jù)了解，熔鹽的腐蝕性非常強(qiáng)，解決腐蝕性是科研團(tuán)隊(duì)一大難關(guān)，經(jīng)過(guò)多年研究，團(tuán)隊(duì)成功解決了熔鹽的凈化問(wèn)題，將氧含量和雜質(zhì)控制在極低水平。另外，依托我國(guó)自主研制的鎳基合金，成功控制住了熔鹽的腐蝕度，為熔鹽堆未來(lái)的工業(yè)應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。

中國(guó)科學(xué)院上海應(yīng)用物理研究所所長(zhǎng)戴志敏：根據(jù)最新的報(bào)道，國(guó)際上熔鹽的腐蝕對(duì)材料每年大概是20微米，我們做到了大概2個(gè)微米。

總臺(tái)央視記者帥俊全：釷基熔鹽堆的核燃料究竟長(zhǎng)什么樣？現(xiàn)在我手里拿的就是它的燃料鹽，常溫下可以看到是綠色的鹽塊。它其實(shí)是由白色的氟化釷加上綠色的氟化鈾和基鹽混合而成。聽(tīng)起來(lái)感覺(jué)很簡(jiǎn)單，但其實(shí)它是我們的科研團(tuán)隊(duì)在十年的時(shí)間經(jīng)過(guò)上千次的調(diào)配才把工藝參數(shù)最終確定下來(lái)，使燃料鹽能夠在西部戈壁上真正去點(diǎn)燃釷基熔鹽堆。

據(jù)了解，目前這座釷基熔鹽堆的運(yùn)行溫度是700攝氏度，這個(gè)運(yùn)行溫度正好可以實(shí)現(xiàn)高溫制氫。氫能被譽(yù)為“21世紀(jì)的終極能源”，未來(lái)可能在世界能源舞臺(tái)上扮演重要角色。目前國(guó)際上常用的制氫方法主要包括化石燃料制氫、電解水制氫、光解水制氫和生物質(zhì)制氫等，而釷基熔鹽堆的制氫技術(shù)將更加環(huán)保。

中國(guó)科學(xué)院上海應(yīng)用物理研究所所長(zhǎng)戴志敏：700℃的時(shí)候，釷基熔鹽堆可以高溫制氫，它的制氫效率很高，而且它發(fā)的電也是核電，是“綠色”的，所以我們這時(shí)候制的氫就是一個(gè)“綠色”的氫。

除此以外，釷基熔鹽堆另一大優(yōu)點(diǎn)是無(wú)水冷卻技術(shù)，通常核反應(yīng)堆需要用大量的水去冷卻，但是釷基熔鹽堆則不再局限于建設(shè)在沿海等地區(qū)，內(nèi)陸同樣可以建設(shè)，這也有利于未來(lái)的大規(guī)模推廣應(yīng)用。

中國(guó)科學(xué)院上海應(yīng)用物理研究所所長(zhǎng)戴志敏：它不需要用大量的水，這樣它就可以建在廣大的干旱地區(qū)，與風(fēng)電、光伏結(jié)合，也是一個(gè)“雙碳”問(wèn)題的解決方案。

來(lái)源：中國(guó)日?qǐng)?bào)網(wǎng)

編輯：小鹿

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