現在的核能系統——熱中子反應堆以鈾-235為燃料，然而鈾-235在自然界中的含量非常少(<1%)。按照目前估計的裂變核能發展趨勢，地球上的陸基鈾-235的儲量將與化石能源幾乎同時枯竭，人類面臨核燃料鈾-235的危機。那么應該怎么應對?
我們知道，釷和鈾都是核燃料，但釷不能直接使用，它可以先通過核反應將其轉換成鈾233再使用，所以稱為釷鈾核燃料循環。熔鹽堆（MSR）是唯一的液態燃料堆，將天然核燃料和可轉化核燃料熔融于高溫氟化鹽中。氟化鹽同時作為冷卻劑，攜帶核燃料在反應堆內部和外部進行循環。研發這樣的新的核能系統也就是使其具有一個更好的核反應堆，通俗叫核爐子，使它能夠燒更多的核燃料，對現有的核廢料能夠再利用，發揮其“第二青春”的作用，以實現新一代綠色的和真正意義的核能的和平利用。
釷基熔鹽堆是第四代反應堆核能系統的六種候選堆型之一，是瞄準未來20~30年后核能產業發展的需求。相比目前的主流核電技術――第三代反應堆，第四代堆包括了核燃料加工技術、反應堆技術和核廢料處理技術，所以稱為核能系統。第四代核能系統的預定目標，是具備核燃料長期穩定供應、核廢物最小化、本征安全性、物理防核擴散和經濟性等要求。
熔鹽堆的基本特性決定了它最適合使用釷-鈾核燃料循環。使用釷-鈾核燃料循環的熔鹽堆故稱為釷基熔鹽堆(TMSR)。釷基熔鹽堆具有以下五大特點：
（1）本征安全性有保障。當熔鹽堆內熔鹽溫度超過預定值時，設在底部的冷凍塞將自動熔化，攜帶核燃料的熔鹽隨即全部流入應急儲存罐，使核反應終止。熔鹽堆工作在常壓，操作簡單安全。熔鹽堆還可建在離地面10米以下，有利于防御恐怖破壞和戰爭的突然襲擊。
（2）核燃料長期穩定供應。對于陸地釷資源儲量的估計，中科院院長路甬祥說，不太樂觀地估計，釷的儲藏量是鈾資源的3~4倍，而如果樂觀地估計，則可能達到5~8倍。我國是釷資源大國，若能夠將釷用于生產核能，可保我國能源供應千年無憂。他同時說：“釷是稀土資源的組成部分，和其他資源混生在一起，如不利用，可能會造成低度的核輻射?！?/span>
（3）核廢料減少到最小化。熔鹽堆可以對核燃料和反應產物進行在線添加和在線（或鄰堆離線）分離和處理，使得核燃料充分地燃燒，最終卸出的核廢料很少，約為目前的千分之一左右。
（4）物理防核擴散。傳統反應堆所產生的核廢料中，有大量易于生產核武器的核燃料钚239，因此存在核武器擴散的風險，而科學界公認釷-鈾燃料循環不適于生產武器級核燃料，只能用于產生核能。
（5）多用途與靈活性。小型模塊化反應堆、混合能源均為未來核能的發展方向。熔鹽堆是小型模塊化反應堆較為理想的堆型，同時熔鹽堆又是高溫堆，適于用作制氫等混合能源的應用。因此，未來或可出現小型化、社區用的綠色的核能系統。
地球上的釷元素蘊藏量巨大，可以通過多種方式將它轉換為核能源。我國是釷資源大國，據估計，如果能夠真正使用潛在的核資源釷-232，把釷用于核能，則我國能源供應一千年將不成問題。
我國選擇了熔鹽堆作為突破方向的主要理由還在于：作為國際第四代反應堆核能系統研究的六種候選堆型（即鈉冷快堆、氣冷快堆、鉛冷快堆、超高溫氣冷堆、超臨界水堆和熔鹽堆）中最后類型是唯一的液態燃料堆，它具有結構簡單、可以在常壓下運行、燃料“雜食性”強等優點。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'核爐子’中燃燒，不斷輸出巨大的能量。新的“核爐子”可以做得非常小巧，封入一定的核燃料就能穩定運行幾十年，而經過充分燃燒，理論上其產生的核廢料將僅為現有技術的千分之一。
由于全球新一代核反應堆尚處于研發中，我國自主研發釷基熔鹽堆，確定的科學目標是用20年左右時間，研發出新一代核能系統，所有技術均達到中試水平，并將獲得我國全部自主知識產權。這是我國在未來綠色能源方面作出的一個重大戰略決策。它將對我國的經濟和生活產生重要的影響。據悉，2005年，我國GDP總和為18.23萬億元，一次能源總耗量為22.3億噸標準煤。如今，我國已成為溫室氣體排放的大國，再過三四十年，我國GDP總量可能達到117萬億元，相應能源需求將增加多少?保持國家繼續發展需要更多能源，同時溫室氣體排放不僅不能增加，還要減少。以現有的核電技術而言，1千克鈾所放出的熱量為196億千卡，而1千克標準煤只能放出7000千卡熱量。因此，在全球氣候變化的節骨眼上，節能減排、低碳經濟正促使核能在全球復興。據國際能源機構(IEA)預測，至2050年，全球核電裝機容量將達到1200-1700GWe(百萬千瓦)。目前，我國核電僅占總能耗不足2%，根據國家發改委發布的核電中長期發展規劃，到2020年我國核電運行裝機容量將達到40GWe，2050年則可能提高到260GWe及以上。這告訴我們，未來40年里我國的核能應用將翻20倍!
傳統反應堆所產生的核廢料中，有大量易于生產核武器的核燃料钚-239，這使得核能的和平利用有了核武器擴散的風險。而燃燒釷-232的新堆產生的核燃料鈾-233的同時還伴生雜質鈾-232，這使得釷-鈾核燃料被國際公認為不適合發展核武器，人們就放心了。于是，可以一改人們過去談“核”色變的和咄咄逼人的狀態，自然期待和呼喚新一代綠色的和平的核能時代的到來。
對于我國核能的加速發展的要求和態勢，我國國內有不同的聲音，最近何祚庥院士博客三次呼吁：《中國核能絕不能搞'大躍進’》，《堅決反對在中國內陸地區發展核電站》和《三論中國內陸地區不能擱置核電站》。他認為，“對中國的核能，完全需要有20~30年時間冷靜地觀察一下，新改進的核電技術，是否已為“足夠”安全的技術，然后才能真正做出應如何“科學發展”核電的決策?！蔽矣X得，關鍵是“新改進的核電技術”和安全性保障等問題是否過關，如果還是采用第二、三代核電技術，急于“大躍進”，那就比較讓人擔憂了。因此，如何科學地發展我國核電站問題，需要政府采取積極而謹慎的狀態，堅持“三老”態度和“三嚴”的科學精神，有必要進行深入的嚴密的科學技術研究和論證工作！并考察一段時期,我認為，這樣通過廣泛的聽取各界意見和深入討論，不但不會影響，而且應該能夠促進我國綠色核能的積極探索與發展之路。顯然，努力實現上述戰略性科技先導的“未來先進核裂變能”的兩大支拄性技術，將使我國沿著一條綠色核能的康莊道路前進。
如上所述，以釷為核燃料的新反應堆是在常壓下運行，而不是像傳統反應堆在高壓下工作，操作簡單安全。當核爐內溫度超過預定值時，設在底部的冷凍塞會自動熔化，攜帶核燃料的熔鹽全部流入應急儲存罐，核反應即終止工作。由于冷卻劑是氟化鹽(同時攜帶燃料)，冷卻后就變成了固態鹽，這使得核燃料既不容易泄露，也不會與地下水發生作用而造成生態災害。同時這樣也使新一代反應堆的選址變得更加自由，不限于靠近海洋，在內陸也可以建設，它可建于幾十米深的地下，既可完全隔絕射線，又可防止敵人的武器突然攻擊;它既可建于大城市中，也可工作于荒郊野外，為偏遠山村送去恒久的電力。這是多么誘人的美妙前景?。?/span>
但是必須指出，為了成功研發釷基熔鹽核能系統，我國科學家和工程師們需要相當長的時間內拼力攻克一系列科學和技術難關。從世界上第一座反應堆試驗成功，到核電站的商業推廣，經歷了近20年的時間;而到目前主流核電站技術的成熟，又經過了20多年的發展。這個新一代反應堆真正實現推廣使用，計劃要用20-30年的時間，才可能使所有技術均達到中試水平，我國并擁有全部的知識產權，最終實現產業化。根據報道，中科院制定了20年分三步走的發展規劃：
一是起步階段（2010~2015年），要建立完善的研究平臺體系、學習并掌握已有技術、開展關鍵科技問題的研究；工程目標是建成2MW釷基熔鹽實驗堆并在零功率水平達到臨界。
二是發展階段（2016~2020年），要建成釷基熔鹽堆中試系統，全面解決相關的科學問題和技術問題，達到該領域的國際領先水平；工程目標是建成10MW釷基熔鹽堆并達到臨界。
三是突破階段（2020~2030年），要建成工業示范性釷基熔鹽堆核能系統，并解決相關的科學問題，發展和掌握所有相關的核心技術，實現小型模塊化熔鹽堆的產業化；工程目標是建成示范性100MW釷基熔鹽堆核能系統并達到臨界。
未來先進核裂變能的另一個專項是“加速器驅動次臨界系統”（ADS），已經探索十幾年了，在以前研究積累的基礎上，ADS正在繼續推進中。它是利用加速器產生的強流高能質子束與重靶核（如鉛）發生散裂反應，一個質子可以產生幾十個中子，這些中子作為中子源驅動次臨界堆，使之維持鏈式反應，并嬗變核廢料，因此ADS系統也可以滿足核燃料增殖、核廢料嬗變及固有安全性的要求，是未來先進核裂變能發展的另外一個重要方向。我國同時并進兩項先進核裂變能科技專項。ADS的啟明星-2號等攻關任務也都提到了工作日程。ADS關鍵技術之一：ADS的強流質子加速器物理工作、設計和建造等都密切合作研制。
從上可見，未來核電的發展方向都要滿足發展第四代先進核能系統的要求。2000年由美國首先提出第四代先進核能系統，并隨后與發達國家聯合組成了“第四代國際核能論壇”（即GIF），開展了第四代核能系統的研究和開發工作。GIF提出了四個方面要求：1）可持續性：要求大幅度提高資源利用率和放射性廢物減少到最小化；2）安全性和可靠性：要求非常低的堆芯熔化概率和無需廠外應急；3）經濟性和核不擴散：要求在工作壽命期內與其它類型能源具有可比性，并能避免財務風險，做到可控；4）“核不擴散”：要求系統要具有防擴散和反恐能力。我國正在進行的以快堆為核心裝置的第四代核能系統可以全面符合以上的各項要求，有關專家指出：第四代核能系統具有三大特點：（1）快堆結合先進燃料循環系統，可大幅提高鈾資源利用率（如達到60-70%），這使得核電可以作為主力能源大規模持續發展；（2）嬗變乏燃料中的長壽命放射性廢物，實現核廢物最小化，讓核能的發展與環境相當友好，能和平利用和相處；（3）固有安全性高，可以實現完全的非能動余熱導出，多道相互獨立的包容屏障可以保證，即使在堆芯熔化的嚴重事故情況下也可將放射性物質包容在廠內。
我國核能未來發展的總體戰略是：壓水堆—快堆—聚變堆，形成核燃料閉式循環體系，可以充分利用鈾資源，并實現核廢物的最小化，從而保證核裂變能的可持續發展?？於鸭捌淙剂涎h系統的發展對我國核資源的清潔高效利用和減少溫室氣體排放，對我國國民經濟建設等都具有十分重要的意義。掌握塊堆工程技術是我國掌握第四代核能技術的關鍵環節。在國家科技部和國防科工局的長期支持下，我國第一座快堆、“863”計劃重點項目——中國實驗快堆已于2010年7月達到首次臨界，2011年7月首次成功并網發電，這標志著我國在四代核能系統技術研發上取得了一個重大突破。在開發先進燃料系統的同時按照“實驗堆、示范堆、商業堆”三步走的戰略，逐步掌握塊堆工程技術。下一步將集中精力開展示范快堆研發建設，可望用10年左右的時間建成示范快堆，為最終建成完全符合第四代核能系統要求的快堆核電系統奠定基礎。
總之，走探索和發展綠色的和平的核能之路，是我國乃至全人類能源的希望所在。從上看到，為了達到這個宏偉目標，我國除了發展快堆之外，正在齊頭并進實施二項未來先進核裂變能：釷基熔鹽堆核能系統(TMSR)和加速器驅動的潔凈核能系統（ADS），我國科技工作者任重道遠，大約需要20~30年時間，頑強拼搏，持續攻關，不斷創新，并希望與企業界能夠盡快進入主戰場，攜手并進。只有我國科技戰線和工業企業界聯合起來,形成一條龍的攻關，共同努力奮斗,才有可能實現預期的目標，把我國將具有的自主知識產權的重大科研成果盡快轉變為商業化的綠色的和平核能，再實現商業應用,為我國和全人類社會解決能源問題及其國民經濟的持續發展作出應有的貢獻。
