來源：科普時報
作者：李耕拓
核反應裝置三維概念圖。
日本東京電力公司稱，福島第一核電站第四輪核污染水排海于2024年2月下旬開始，排海總量預計7800噸。2023年8月，日本一意孤行開始向大海和太平洋排放福島第一核電站的核污染水，遭到國際社會強烈批評和反對。
不過，我國2023年6月7日獲準運行的液態燃料釷基熔鹽實驗堆，將基本終結福島核電事故之類的安全事故，為核電站的安全運行守關把門。2021年9月下旬，世界首個釷核反應堆在甘肅省武威市成功測試。這一核反應堆雖然功率只有2000千瓦，但也能為1000戶居民提供電能。這代表著我國率先掌握了第四代核能技術，一躍成為全球新能源領域的領跑者。
那么，什么是第四代核能技術，什么是釷基熔鹽實驗堆，它還有哪些值得介紹的地方嗎？
面對能源危機和煤、石油等化石燃料對環境造成的污染，作為人類的新型能源，核能和核電以綠色、高效、低碳排放和可規模生產的突出優勢，成為比較理想的替代能源。它是我國兌現減排承諾、實現碳達峰碳中和戰略部署的必然選擇。核電也并非完美無缺，科技的演進發展到了第三代，但核能利用過程中的諸多缺陷仍有待克服。核安全問題始終像“達摩克利斯之劍”讓公眾心存疑慮：核燃料供應、核廢料處理、核武器擴散等問題，也一直揮之不去。
為此，全球科學家力爭更進一步研發能解決上述問題的先進核能系統，這就是第四代核電技術，一般稱第四代核能系統。它目前處在原型堆技術研發階段，預計將在2030年投入使用。目前，國際上公認的第四代核反應堆型有氣冷快堆、熔鹽堆等六大不同的系統。現在，我國在氣冷快堆、熔鹽堆研發都處于領先地位，成為第四代核電技術乃至全球新能源領域的領跑者。
熔鹽堆是第四代核能系統研究候選堆型中唯一的液態燃料堆。我國研發的熔鹽堆，具體來說是“釷基熔鹽堆”，通俗地說，就是用釷元素作為核燃料、用融化狀態的鹽作為熱介質進行發電。
釷是帶灰色光澤的放射性金屬元素，質地柔軟，化學性質較活潑，可溶于氟化鹽溶液中。釷基熔鹽堆和常規鈾反應堆不同，內部循環的不是水而是液態鹽。這就是熔鹽堆的關鍵所在，它既可被當作核燃料的承載體，又能被當作核裂變反應的冷卻劑，因此在使用時要將它溶解在氟鹽冷卻劑里生成氟化鹽。熔鹽堆使用熔融狀態的氟化鹽攜帶著核燃料，有點類似地殼里的巖漿在“爐子”中燃燒，不斷輸出巨大的能量。
作為一種新型反應堆，釷基熔鹽反應堆有選址靈活、小型化、新型燃料釷資源豐富、安全性大大提高、能量轉換效率更為優異等好處。由于它是用高溫熔鹽，氟化鹽作冷卻劑，所依賴的水資源比較少，不像鈾反應堆那樣只能在大江、大海、大河邊上建造，它們也能在缺水的干旱地區甚至沙漠地區建造和運行。
這一反應堆適合建成緊湊、輕量化和低成本的小型模塊化反應堆，也就是將它小型化，以后買電就成了與買煤氣罐差不多的事。美國科學家正在開發用釷作為核燃料發電的汽車，如果研發成功只需要8克釷就可以讓一輛悍馬車開96萬公里，中途不需再加燃料。
釷本身比鈾的輻射量更低，比鈾要安全100倍。釷基熔鹽堆安全系數也很高。作為冷卻劑的氟化鹽沒有高溫燒毀的危險，即使發生事故也基本不會出現核泄漏以及污染環境的情況。
釷的使用率和能量轉換效率都比鈾更為優異，釷基反應堆所產生的放射性廢料非常少，用釷作為核燃料可以避免核武器擴散的風險。
釷的資源蘊藏量很豐富，目前地殼中的探明量為鈾的三四倍。我國目前已經在地層中發現30多萬噸的釷資源，可供使用兩萬多年，因此可以說釷是鈾的“超級替補”。
我國建設釷基反應堆只是一個開始，距離更安全、更清潔、最終也更便宜的釷反應堆為人類服務還有很長的路要走。我們相信，在不久的將來它一定會得到大規模的運用并推動能源革命。
（作者系湖南省科普作家協會會員）
