够中国用2万年!我国攻克世界级难题,抢先美国建造“无限能源”

甘肃武威的荒漠深处,一座27米高的银灰色建筑静卧在黄沙中。乍看像工厂,走近却发现它既不冒烟也不排废水。

更神奇的是,这是戈壁滩上的一锅“核能汤”,锅中沸腾的是潜力巨大的能源。它的“燃料”是一锅700摄氏度的液态熔盐,里面溶解着一种名为“钍”的银色金属。

这锅“汤”能煮多久?科学家竖起两根手指,够全中国用两万年。

而万里之外的美国橡树岭国家实验室,几位白发工程师正反复播放中国反应堆运行视频,摇头感慨,美国60年前画的蓝图,竟被中国“炖熟了”。

钍基熔盐堆为何称得上是世界性难题?它是如何建造出制造“无限能源”的核能汤的?

一、家里有矿?不,是矿里有“国”

内蒙古白云鄂博矿区,重型卡车正轰鸣着运载稀土矿石。工人老张指着车斗里灰扑扑的伴生矿渣咧嘴一笑,自从这种矿石能源开发起来,这里的工业突飞猛进。

这种矿产学名叫钍,以前因为精炼难度大,往往被当成无法开发的废料,白送都没人要,仅是不同往日,钍矿应用到核能源燃料中后,这种矿石比稀土还金贵。

让工人们欣喜的说的钍矿,正是中国“无限能源”的密码。

数据显示,中国钍矿储量超140万吨,占全球探明储量的近四分之三。这些钍矿九成以上是开采稀土的副产品,分离成本极低。

按能量换算,1吨钍发电量相当于350万吨煤,若全部利用,足够14亿人用2万年。

更妙的是,钍在自然界的分布像撒芝麻盐:沙漠、海边甚至普通岩石中都能找到。印度海滩的独居石砂、挪威的山脉岩层里都有钍的身影,但像中国这样“挖稀土顺手捞钍”的富矿,全球独一份。

二、把“高压锅”换成“慢炖盅”的智慧

传统核电站像时刻加压的巨型高压锅:需要大量冷却水维持,一旦失控就可能酿成福岛式的悲剧。

而钍基熔盐堆的革新,是把核燃料从“固体煤块”变成“液态浓汤”——将钍溶解在氟化盐熔液里,在常压下缓缓流淌。

其安全设计充满东方智慧。冷冻塞犹如一道保险,反应堆底部设冷冻盐栓,温度异常时自动熔化,熔盐全部漏进应急罐,反应即刻终止。

钍基熔盐堆还天生是抗旱体质,无需依赖水源,沙漠、戈壁随处可建,彻底解决核电选址难题;

在运行的时候,钍基熔盐堆有天然的优势,就像煮火锅时随时添菜,钍基熔盐堆运行时就能补充燃料,无需停堆。

今年六月,武威实验堆实现连续稳定运行,西方研究了五十年的技术瓶颈,被中国率先突破。

三、逆袭史:从捡图纸到写规则

时间倒回1971年,上海“728工程”实验室里,科研人员对着美国公开的熔盐堆图纸发愁——材料、工艺全被封锁,实验堆最终因无法抗腐蚀而搁浅。同一时期,美国因钍“不适合造核武器”砍掉了项目。

转机在2011年到来。中国科学院将钍基熔盐堆列为战略性先导专项,集结全国顶尖材料学家攻关最棘手的“熔盐腐蚀”。

十年磨一剑,当新型镍基合金材料问世时,德国工程师惊叹,这种材料在700度熔盐里泡五年,腐蚀量比我们的样品少90%!

如今中国已形成从钍矿开采、燃料提纯到废料处理的完整产业链。美国能源部报告承认,在第四代核能竞赛中,中国把实验室优势变成了工业体系。

四、意外收获:沙漠里“种”氢能

钍基熔盐堆的价值远不止发电。当它输出700摄氏度高温热能的瞬间,整个能源链被重新定义。

通过钍基熔盐堆的运转,能直接将海水变淡水。高温蒸汽驱动海水淡化,1座堆日供淡水20万吨。还能零碳制氢,钍基熔盐堆高温电解水制氢效率提升40%,成本直逼化石能源制氢。

建造起的钍基熔盐堆,如同戈壁上的能源岛,集装箱大小的微型堆可供电网未覆盖的岛屿、边防哨所,甚至未来月球基地。

更让石油国家紧张的是其经济性,虽然建造成本比传统核电站高30%,但燃料费用省40%以上,且碳排放量仅为煤电的1%。

五、清洁能源界的“中国创造”时刻

中国在清洁能源领域的爆发绝非偶然。多年来,中国在创新技术、专利研发上不断进取

2022年中国申请人提交的国际竞争力清洁能源专利超5000项,是美国的2倍多,其中65.5%的电池技术高被引论文出自中国学者;

中国不仅是创新大潮的追随着,还逐渐成为行业技术的制定者。比亚迪磷酸铁锂电池、宁德时代防爆技术等创新,正重新定义行业标准。

中国有着高瞻远瞩的目光,在构建能源生态的时候,部署了多维布局。从鄂托克旗全球首个“无储能”光伏制氢项目,到珠海兆瓦级波浪能发电装置“南鲲号”,再到上海116万千瓦虚拟电厂,中国已构建新能源“立体战队”。

欧洲专利局首席经济学家感叹,剔除中国的数据,全球清洁能源创新进度几乎是零。

钍基熔盐堆正是未来新一代清洁核能代表,武威实验堆控制室里,90后工程师小刘盯着屏幕上平稳的曲线,想起导师的话,搞钍堆就像养孩子——西方觉得又贵又难带,我们却相信它早晚能当家。

此刻,太平洋彼岸的美国能源部悄悄重启熔盐堆计划,印度宣布加快钍反应堆研究。而在“一带一路”的沙漠沿线,已有国家询问,能否租座中国“能源炉”?不少国家正面临缺水缺电的困境。

资料来源:

①.第四代核电技术代表钍基熔盐堆重塑能源结构(2025-06-24金融界)

②.自主第四代先进核能研发迎重要节点:甘肃钍基熔盐实验堆获运行许可(2023-06-18澎湃新闻)

③.中国即将开建全球首座钍基熔盐堆核电站(2024-07-28俄罗斯卫星通讯社)

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更新时间:2025-08-19

标签:财经   美国   中国   难题   能源   我国   核能   稀土   燃料   反应堆   核电站   技术   矿石

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