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坐火车穿过河西走廊,窗外的景色会逐渐变得单调。
绿色褪尽,只剩下灰黄色的戈壁,风卷着沙砾打在玻璃上。
没人留意,这片死寂荒原之下,藏着一项足以颠覆世界能源格局的大国重器。

时间回到2024年6月,中国科学院在这里宣布了一项关键进展:位于武威的2兆瓦液态燃料钍基熔盐实验堆实现满功率运行。
这则消息在行业内引起了震动,但对于普通公众来说,它远没有股市涨跌或天气变化那样引人注目。
然而,正是这台深埋地下的装置,正在试图解决一个困扰中国几十年的难题:如何在少油缺气的资源禀赋下,保障长久的能源安全。

中国经济发展迅速,但对进口铀资源的依赖度常年维持在70%左右。
这意味着,如果海上运输通道受阻,核电站的原料供应将面临直接威胁。
寻找一种储量丰富、自主可控的核能资源,成了几代科研人员的夙愿。

钍,这种在过去常被当作稀土开采副产品的银白色金属,进入了视野。
勘探数据表明,内蒙古白云鄂博矿区蕴藏着极为可观的钍资源,仅这一区域已探明的钍储量,便占据了全球总量的15%-28%以上。
在地壳元素分布中,钍的丰度更是铀元素的三至四倍,资源禀赋十分突出。

更为关键的是,钍在反应堆中吸收中子后,可转化为具备裂变能力的铀-233,进而释放出惊人能量。
据理论测算,一块拳头大小的钍金属,其蕴含的能量便可满足一座百万人口城市一周的用电需求。
若将我国全境钍资源的开发潜力换算为电能,足以支撑14亿国人稳定用电超过千年。

这一时间跨度着实令人惊叹,是人类有文字记载历史时长的数倍之多。
然而,将钍转化为能源的技术路径并不平坦。
早在上世纪60年代,美国橡树岭国家实验室就曾建成世界上第一座熔盐实验堆,并成功运行了四年。

那次实验证明了钍基熔盐堆的可行性,但随后项目被叫停。
公开资料显示,停摆的原因主要有两个:一是当时的冷战背景下,美国军方更倾向于能生产武器级钚的钠冷快堆技术,钍堆因其难以产出武器级材料而被边缘化。
二是技术瓶颈,高温熔盐具有极强的腐蚀性,当时的金属材料无法承受长达数十年运行的考验,管道和阀门的损耗速度远超预期。

在随后的半个世纪里,钍基熔盐堆技术在美国始终未能得到重视与发展,长期处于搁置状态。
而中国在这条技术道路上的攻关同样步履维艰。
上世纪70年代,以上海原子核研究所为核心的科研团队,在上海嘉定搭建起零功率冷态熔盐堆试验装置,并成功实现临界运行。

只可惜受限于当时国内工业水平偏低、关键材料与加工工艺难以达标,项目最终只能暂缓,转而选择技术更成熟的压水堆路线。
这一转,就是几十年。
转机于2011年悄然降临。

中国科学院正式启动“未来先进核裂变能,钍基熔盐堆核能系统”战略性先导科技专项。
此次,科研人员不再对当年美国人和自己前辈所遭遇的难题,高温熔盐腐蚀选择回避。
实验团队将攻关的重心聚焦于结构材料的研发之上。

他们发现,传统钢材在高温氟盐环境中极易发生严重的晶间腐蚀。
历经无数次的配比试验,团队最终成功研发出一种特殊的镍基高温合金。
此材料在常温状态下进行加工成型颇具难度,然而在高温环境中却能展现出极为优异的抗腐蚀与抗辐照性能。

科研人员为反应堆内部的管道和容器内壁皆衬上了这层合金“铠甲”,从根源上化解了熔盐泄漏的风险。
将新型反应堆落地甘肃武威,并非随意选址,而是经过全方位考量的精准布局。
传统核电站对水资源需求量极大,高度依赖海量冷却水,因此国内绝大多数核电设施都选址于沿海区域。

而全新的钍基熔盐堆彻底突破了这一局限,依托独创的无水冷却技术,运行过程中仅需微量水资源辅助即可。
这一独特优势,完美适配我国西北地区干旱少水的生态环境。
2018年9月,该重大核电项目正式启动建设。

要在戈壁滩上搞建设绝非易事,那里白天烈日灼人,夜晚寒气逼人,巨大的昼夜温差对混凝土的浇筑质量是个严峻考验,也对精密设备的安装校准提出了近乎苛刻的要求。
2023年10月,项目组宣布实验堆首次达到临界状态,标志着反应堆开始进入自持链式裂变反应阶段。
随后的一年时间里,工程技术人员进行了大量的调试工作,逐步提升功率。

2024年6月,堆芯出口温度稳定在700摄氏度,反应堆实现满功率运行。
三个月后的10月份,一项更为关键的实验启动:向堆内注入钍燃料。
监测数据显示,钍-232在堆内成功转化为铀-233,反应堆运行平稳。

这证实了钍基燃料循环在工程技术上的可行性。
从核心技术原理来看,钍基熔盐堆的安全设计独树一帜。
它舍弃了传统压水堆必备的高压承压设备,让熔盐燃料在常压状态下稳定工作,彻底规避了高压爆裂的安全隐患。

其独创的“冷冻塞”防护机制更是设计精髓。
科研人员在反应堆底部的排料端口,加装了依靠低温制冷系统维持的密封冷冻结构。
在设备常态运转时,这一装置可以牢牢锁住堆芯内部的熔盐介质,保障机组平稳运行。

一旦面临停电、地震等极端工况,冷却系统便会失去效用。
此时,冷冻塞会迅速升温并熔化,堆内的熔融燃料会在重力的作用下,自动流入位于地下的应急储存罐之中。
这一过程无需外部动力的驱动,也无需人工进行干预,链式反应会即刻终止,从根源上杜绝了堆芯熔毁事故的发生。

除此之外,钍基熔盐堆的核废料产出量极低,仅有传统铀基反应堆的千分之一,且放射性衰减周期更短,大幅减轻了核废料处置与地质封存的难度与成本。
不止用于电力生产,该堆型运作产生的高温热能还可广泛赋能工业场景,既可向化工产业供给稳定蒸汽,也能支撑规模化电解水制氢,真正实现能源的多级高效综合利用。
根据中科院的发展路线图,武威的2兆瓦实验堆只是一个起点。

2025年,一座10兆瓦的固态燃料熔盐实验堆将开工建设,预计在2029年左右投入运行。
在此基础上,到2035年前后,中国计划建成100兆瓦级的钍基熔盐堆商业示范电站。
届时,这种第四代核能技术将从实验室走向电网,为中国庞大的能源需求提供一个全新的、自主的选项。

从2011年立项,到2023年临界,再到2024年满功率运行,中国科研团队用了十余年时间,走完了从追赶到领跑的路程。
目前,甘肃武威的这个实验堆是全球唯一在运的钍基熔盐堆。
这背后,是中国在特种材料、精密制造和核物理领域的系统性突破。

随着技术的不断成熟,西北戈壁滩下的这颗“能源种子”,正在悄然改变着中国的能源版图。



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更新时间:2026-07-15
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