稀土已经影响到了中国国运，又为中国解决一个“大患”？

文｜聂森 前诺基亚、爱立信工程师、军工科技领域创作者

无论是用于对外的反制，还是对内的产业提升，稀土这个产业都已经成长到了影响中国国运的地步。

这里需要先从核电站说起，众所周知，尽管铀基核电技术已经相当成熟，但其高造价、安全风险和大量用水等问题早已为人所知。对于中国而言，还有一个额外的“大患”——对进口铀的依赖。

一座百万千瓦级核电站，每年大约需要200吨天然铀。当前中国核电机组的铀需求中，超过80%依赖进口，也就意味着这一战略能源随时可能受到地缘政治的掣肘。

钍基核电则不同。中国钍资源的探明储量超过140万吨，占全球探明总储量近四分之三。

更关键的是，这些钍资源常与稀土伴生，每开采1吨稀土就能附带回收200公斤钍，相当于开采稀土时附赠钍资源，不仅大幅降低了钍燃料的获取成本，还顺带解决了稀土开采的增值利用。

钍本身是低放射性的，也不发生裂变。钍需要在中子轰击下转化为高效裂变的铀-233，才能进入裂变状态。

钍基熔盐堆在常压、高温条件下运行，不需要像铀基压水堆那样依赖高压水循环系统，因此不存在管路承压带来的爆裂风险。

在常压下，水在100℃就会沸腾，继续加热只能让其更剧烈沸腾，而无法显著提升蒸汽温度和压力，导致热效率偏低。为提高蒸汽品质，铀基压水堆必须将一回路水压提升至约15.5MPa，使冷却剂温度达到入口约290℃、出口约325℃；二回路蒸汽则维持在6～7MPa、温度275～290℃之间。

理论上，若压力继续提高，蒸汽热工参数还可改善，但随之而来的，是管道和设备耐压要求急剧上升，系统造价飙升，安全挑战也随之成倍增加。这正是钍基熔盐堆在结构安全性上的关键优势所在。

钍堆以熔盐堆为主，高温熔盐的温度可达600-700℃，单回路压力还是常压。高温熔盐通过换热产出超临界的高温高压蒸汽，热工效率高得多。在运行过程中，钍堆无需外部水源补给，仅靠熔盐在闭合回路中的自然循环就能持续带走堆芯产生的热量，从根本上杜绝因冷却失效而引发的安全隐患。

相比之下，铀基压水堆是典型的“用水大户”。一座百万千瓦级压水堆，每小时需要消耗数千吨冷却水来带走堆芯产生的巨大热量，否则就可能发生堆芯过热、甚至熔毁。因此，压水堆必须依托江河湖海建设，受选址条件限制极大。

钍基熔盐堆则不同，它不依赖高压水冷系统，散热方式更灵活，既可风冷也可干冷，可在缺水地区甚至沙漠中建造，选址自由度远高于铀堆。

在反应机制上，钍堆具有“本质安全”特性。一旦堆内温度升高，核反应速率会自动下降甚至停止，不会失控到堆芯熔毁的程度，也就不存在类似福岛或切尔诺贝利那样的大规模放射性释放风险。此外，钍堆还设计了“冷冻阀”等非能动安全系统，一旦出现异常，阀门自然熔化，熔盐自动排入下方的紧急储罐，使反应堆失去几何临界条件，从物理机制上切断事故链条。

钍堆的最大技术难点，在于熔盐对材料的强腐蚀性。高温氟化盐能够溶解大多数金属，曾在美国的实验堆中造成反应堆管道仅运行三个月便报废。为解决这一问题，中国科研团队研发出新型镍基合金，并进行了上万次腐蚀实验，最终找到了抑制腐蚀的材料配方，使关键管道的寿命提升至10年以上，为钍基熔盐堆的工程化奠定了基础。

2025年11月1日，中国科学院宣布，位于甘肃民勤沙漠的2兆瓦液态燃料钍基熔盐实验堆，已实现从铀燃料过渡到钍燃料的首次转换。这是目前全球唯一处于运行状态且实现钍燃料入堆的熔盐堆，初步验证了钍燃料循环和持续利用的可行性。

钍基核能正成为中国新能源战略版图中的关键支点。它不仅为摆脱对进口铀资源的依赖提供了全新路径，也意味着中国在全球核能技术路线中具备“换道超车”的现实可能，为未来能源安全打开另一条通道。

事实上，中国并不是最早研发钍堆的国家。冷战时期，美国率先启动钍基熔盐堆计划，但由于钍无法用于制造核武器，最终将资源全部转向铀堆。苏联、印度等国也曾尝试布局钍基核能，却普遍卡在熔盐腐蚀、在线燃料处理等关键技术瓶颈上，难以推进到工程化阶段。

中国的突破源于系统性的国家战略。2011年，钍基熔盐堆被纳入国家战略先导专项，中科院上海应用物理研究所牵头，联合20余家科研机构展开攻关。正是在这一研发体系的长期推进下，中国实现了“从验证到可运行”的跨越。

更具前瞻性的是，钍堆的应用并不仅限于陆上电站。中国已启动钍基舰船核动力技术研究。与传统铀堆相比，舰用钍堆一次加注燃料可运行约10年，续航虽略短，但结构简化、燃料补给更为便捷。无论是航母、核潜艇、大型驱逐舰、两栖攻击舰，甚至远洋补给舰，钍堆都有望成为新一代动力选项。

未来，钍基核电还可拓展至更极端的场景——如极地科考站、高原偏远地区，乃至月球基地等人类外延活动节点，为无法依赖化石燃料和传统电网的环境提供长期、稳定的能源保障。

按照规划，中国钍基熔盐堆的发展将分为“三步走”：

第一阶段（至2025年）：建成2兆瓦级实验堆，实现钍向铀的燃料转化和稳定运行，完成关键数据获取与材料验证。

第二阶段（至2029年）：建造10兆瓦小型模块化示范堆，验证商业化可行性，形成核心设备、关键材料与供应链体系。

第三阶段（2030—2035年）：推进百兆瓦级电站建设。在甘肃、新疆等钍资源富集区实现钍燃料的“就地开采、就地转化、就地发电”，并带动熔盐材料、装备制造等产业集群发展。

除了钍堆，中国在核聚变领域也取得重要进展。10月1日，紧凑型聚变能实验装置在安徽合肥完成杜瓦底座吊装并精准定位，这标志着装置主体建设进入关键阶段。该装置计划在2027年实现首次聚变发电演示，并有望在2030年前后“点亮第一盏聚变之灯”。

如果中国在钍基熔盐堆与核聚变两个方向同时实现“换道超车”，不仅将进一步巩固其在清洁能源领域的领先地位，也可能重塑全球能源结构，为世界提供一种摆脱化石燃料依赖的新路径。