9月7日，《自然》雜志網站報道了一項中國正在低調測試的黑科技，叫做“釷反應堆”技術。釷是元素周期表中第90號元素, 是一種放射性較弱的銀色金屬，天然存在于巖石中。最近，我國在甘肅武威啟動了釷反應堆的試運行，這是世界上第一個“釷反應堆”商業化試運行項目。
“釷反應堆”不同于“鈾堆”的獨特優勢
普通的核電站是利用鈾或者钚發生核裂變反應，釋放大量熱量而發電的。而釷元素發電的物理過程，跟鈾、钚一樣，也是通過原子核的裂變產生能量。只不過，釷元素的裂變過程要多一步，就是釷原子需要首先吸收中子變成鈾233原子，然后再裂變釋放能量。
既然釷元素需要先變成鈾元素再進行裂變，為什么不直接用鈾元素裂變？主要是因為用釷來做核原料有四大優勢：
第一，釷元素的儲量非常豐富。據目前探明情況看，釷的儲量大概是鈾元素的4倍。這意味著使用釷元素來發電，足夠全人類使用幾千年。特別是釷元素在我國的儲量非常豐富，儲量僅次于印度排第二位，而且釷元素通常是和稀土混合在一起被開采出來的。
以前，因為釷元素在工業上沒有什么用處，通常被當做稀土開采過程中的廢物處理掉。現在，隨著釷反應堆技術逐漸成熟，這些“廢料”將發揮出很大的價值。而且可以想象，隨著釷元素有了更大應用價值，它的探明儲量可能還會進一步增加。
而我國的鈾礦“規模小、品位低、較分散”，天然鈾高度依賴出口。
第二，釷反應堆更加安全和清潔。對鈾反應堆電站來說，我們往往擔心其安全和污染問題，比如福島核電站到現在還在產生新的核廢水。但是，釷元素就沒有這些問題。釷反應堆產生的廢料是一種固體的結晶鹽，經過處理之后可以循環使用或者掩埋，對于環境的影響非常小。
第三，釷反應堆的發電效率更高。這次報道的反應堆，學術名稱叫做釷基熔鹽堆。通俗地說，就是基于釷元素作為核材料，用融化狀態的鹽作為熱介質，來進行燒水發電的核反應堆。這種反應堆使用了融化狀態的鹽來進行發電，它的內部溫度可達到幾百攝氏度，這種溫度下的發電效率可以達到50%，比以往的核電站要高很多。
第四，釷反應堆發電對環境的適應性好。傳統的鈾核電站由于散熱冷卻，需要建設在像是大河或者海邊這樣水資源豐富的地區。這不僅提高了核電站建設的用地成本，而且限制了能夠使用核電的地區，同時也帶來了水資源污染的風險。而釷反應堆由于特殊的結構設計，對于建設地點就沒有這么苛刻的要求，甚至有些釷反應堆還可以建設在地底下，最大限度降低了核電站對周圍環境的影響。
中國成功攻克難度極大的“釷反應堆”技術
早在20世紀40年代，國際上就提出了熔鹽反應堆的概念。從60年代開始，美國、蘇聯、法國、日本等國進行了早期實驗都失敗了，因為無法解決管道、熱交換器等被放射性腐蝕破裂和“水垢”問題。近年來，越來越多的國家重啟熔鹽堆研究項目。
我國在釷反應堆上的技術走在了世界的最前沿。上海原子核研究所在1971年和1973年分別建成可零功率熔鹽堆和水堆，此后長期開展釷基燃料實驗。2011 年，中科院圍繞國家能源安全與可持續發展需求，部署啟動了首批戰略性先導科技專項（A類）“未來先進核裂變能——釷基熔鹽堆核能系統（TMSR）”，計劃用 20 年左右的時間，在國際上首先實現釷基熔鹽堆的應用，同時，建立釷基熔鹽堆產業鏈和相應的科技隊伍。2011年，我國批準在甘肅省沙漠城市武威建造釷基熔鹽堆核能系原型。同時，集中全國力量攻堅破難，取得可承受1000攝氏度高溫釷鹽輻射合金等一大批成果，成功解決一系列重大難題。
武威商用“釷反應堆”全球首個
我國甘肅武威的這座釷反應堆，是世界上第一個商用級別的釷基熔鹽堆。
據悉，這座位于中國甘肅武威的實驗性釷反應堆已于 9 月底啟動試運行。根據武威市政府官網此前發布的一則消息，釷基熔鹽堆核能系統項目于2018年9月30日開工建設，主體工程于2021年5月已基本完工，在8月底完成機電安裝，9月啟動調試。
據報道，這座反應堆將首先為大概1000戶人家提供電力。如果試運行順利，我國未來將建設規模更大的、能夠為10萬人提供生活用電的發電站。比起還很遙遠的可控核聚變發電技術，釷反應堆可能是在我們有生之年就能夠實現的能源革命。
世界上已知的釷元素儲量可以至少為世界提供1萬年的能源支持。釷的提煉技術已經完全成熟，99.9%的純度。
中國國家發改委能源研究所能源模型專家姜克雋表示，這些反應堆是幫助中國在2050年左右實現零碳排放目標的“最佳技術”之一。
“釷反應堆”將成為終極能源方案
熔鹽堆使用高溫熔鹽作為冷卻劑，具有高溫、低壓、高化學穩定性、高熱容等熱物特性，無需使用沉重而昂貴的壓力容器，適合建成緊湊、輕量化和低成本的小型模塊化反應堆。
早在2014年8月《英國每日科技》報道，中國制造成功絕密釷核電池，世界上唯一一家第一掌握并應用絕密的中國釷核電池動力技術，將助力中國上天入海大顯神通。目前，中國科學家們已經在開發成功制造利用釷代替鈾作為新型核燃料的釷核電池技術，釷核電池高科技產品被列入中國重點火炬與星火計劃、中國重點新產品計劃和中國高新能源技術產業化推進項目。
據美國媒體報道,美國科學家查爾斯史蒂文斯正在研發用核燃料釷發電的汽車，1噸的釷能制造出10億瓦的電,一噸釷可以提供相當于200噸鈾,或者350萬噸煤所提供的能源,利用釷作為汽車電力,只有8克就相當于加了6萬加侖汽油,足以讓悍馬車跑96萬英里,只需充電一次就能撐到車子壞掉。
俄羅斯已研發出核動力巡航導彈和核動力魚雷，實現了核動力小型化實用化，但其核動力到底是鈾反應堆還是釷反應堆？外界只能猜測。
隨著中國釷反應堆技術進一步完善，中國核動力小型化實用化商業化也將指日可待！
