#科學有真相#?
2022年9月27日，《中國核電信息網》刊登了中國科學院先進核能創新研究院院長徐洪杰教授關于“釷基熔鹽堆核能系統現狀與展望”的專題報告。據報告透露：我國已在實驗室規模全面掌握這一全新領域的核心技術，相關產業鏈雛形基本形成，計劃于2030年后在全球率先實現釷基熔鹽堆核能系統商業應用，它將是世界上第一座商業化運營的釷基熔鹽堆。
㈠ 釷基熔鹽堆核能系統
釷基熔鹽堆核能系統是國際上第四代先進核能系統的六種之一。它包括釷基核燃料、熔鹽堆和核能綜合利用 三個子系統。
選擇液態元素釷作為燃料，采用熔融的復合型氟化鹽作為核燃料載體和反應堆冷卻劑。反應堆運行時，核燃料和熔于載體鹽的裂變產物隨熔鹽在反應堆堆芯和熱交換器組成的回路中不斷循環流動，把裂變產生的熱量源源不斷地從反應堆內輸送到堆外。導出的熱量變成水蒸氣，就能推動汽輪機發電。
釷基熔鹽堆工作原理圖
元素釷-232不易發生核裂變，在反應堆里通過吸收一個中子變成釷-233。釷-233不穩定，再通過發生β衰變后變成鈾-233，而鈾-233才是真正發生鏈式反應的裂變材料。
釷-鈾循環的核燃料利用率可達70%以上。相比鈾礦而言，我國釷的儲量排名全球第二，已探明的儲量約為22.42萬噸，如果全部用于核反應堆，完全可以滿足我國數千年，乃至上萬年的能源需求。
釷-232
㈡ 釷基熔鹽堆的優勢
釷基熔鹽堆的主要特點是更高的安全性、更高的熱效率、更高的核燃料利用率、更長的壽命，以及更低的核廢料產生量。
① 熔鹽冷卻劑可以在高溫下運行，使得它的熱效率可以達到40%以上。
② 反應堆芯可以在常壓下運行，降低了反應堆的壓力容器的要求和耐久性要求，減少了核反應堆的構造復雜性，也提高了安全性。
③ 能夠使核燃料的利用率達到70%以上，降低了核廢料的產生，具有更好的環保性。
④ 可以在靈活的操作方式下實現在線燃料裝卸和核素分離等功能。
⑤ 采用無水冷卻技術，只需少量的水即可運行，可在干旱地區實現高效發電。
㈢ 釷基熔鹽堆應用場景
釷基熔鹽堆有高溫、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。可廣泛應用在航母、艦船、太空飛行器和月球基地等。
此外，熔鹽堆采用無水冷卻技術，只需少量的水即可運行，可在干旱地區實現高效發電。借助一帶一路，可廣泛推廣到中亞等干旱國家。
熔鹽堆輸出的高溫核熱可用于發電，也可用于工業熱應用、高溫制氫以及氫吸收二氧化碳制甲醇等。
㈣ 2兆瓦釷基熔鹽實驗堆建設進展
2017年11月，中科院與甘肅省簽訂TMSR合作協議，最終落戶武威。
2020年，建成了2兆瓦釷基熔鹽示范堆。
2021年9月，中國甘肅武威宣布釷基熔鹽核反應堆正式進行試運行。
2022年8月初，各項參數調試完畢，釷基熔鹽實驗堆已經滿足了發電條件。
2022年10月開始，釷基熔鹽實驗堆已經在進行商業化供電。
㈤ 我國釷基熔鹽堆發展路線
中國科學院先進核能創新研究院院長徐洪杰教授在“釷基熔鹽堆核能系統現狀與展望”專題報告中指出：我國釷基熔鹽堆發展分四步走戰略。
第一步 建設2兆瓦釷基熔鹽實驗堆，已于2020年底建成。
第二步 建設10兆瓦釷基熔鹽示范堆。
第三步 繼續建設100兆瓦釷基熔鹽示范堆。
第四步 全面推廣商業應用釷基熔鹽核電站。
■領軍人物徐洪杰教授 1955年出生，是我國核科學技術與大科學裝置領域的著名專家學者；2010年起牽頭開展第四代反應堆核能系統—釷基熔鹽堆核能系統的研究和發展，實現了關鍵技術突破。現任中國科學院上海應用物理研究所學術委員會主任、博導；中國科學院戰略性先導科技專項“未來先進核裂變能—釷基熔鹽堆核能系統”專項負責人。曾獲中科院杰出成就獎、上海市科技進步特等獎、國家科技進步一等獎。
