中國在核能領(lǐng)域投入了很多的資源，也非常看重核能領(lǐng)域新技術(shù)的研發(fā)。在核能的新技術(shù)領(lǐng)域，除了大名鼎鼎外的可控核聚變技術(shù)外，就屬“釷基熔鹽核反應(yīng)堆”最受關(guān)注。

所謂“釷基熔鹽核反應(yīng)堆”，是指以釷元素為核燃料的核反應(yīng)堆。

釷元素

眾所周知的是，人工產(chǎn)生核裂變反應(yīng)最常見的材料就是鈾元素。不管是原子彈還是現(xiàn)在各國使用的核電站，使用的基本都是鈾235。

所以傳統(tǒng)的核電站，都是用鈾235作為核原料。而釷基熔鹽核反應(yīng)堆則是一種以釷元素（主要是釷232）為核原料的核反應(yīng)堆技術(shù)。

核裂變概念圖

核電站的原料和建造地點問題

對中國來說，傳統(tǒng)的核電站有幾個比較明顯的劣勢。

首先就是中國的鈾礦儲備量少。中國是一個“貧鈾國”，國內(nèi)鈾礦造核武器是夠的，但我國要大建核電站，將鈾礦廣泛投入商業(yè)領(lǐng)域，中國的核電站運行成本就會相對較高。

核電站

并且因為中國國內(nèi)本身的鈾礦儲備量不足，這注定了我國國內(nèi)的核電站需要大量從國外購買鈾礦，這會使得我國在核原料上被國外“卡脖子”。

但釷基熔鹽核反應(yīng)堆就不一樣了，中國的釷儲備量非常大。

如果釷基熔鹽核反應(yīng)堆能投入商業(yè)化運營，1噸釷釋放的能量相當(dāng)于350萬噸煤炭。20萬噸釷就足夠中國14億人用大約2萬年。而中國國內(nèi)超過20萬噸儲量的釷礦，有很多座。

釷礦

所以中國如果能商業(yè)化運營釷基熔鹽核反應(yīng)堆，我國在核電站原料上就再也不用擔(dān)心被卡脖子的問題了，中國就有了“無限能源”。

傳統(tǒng)核電站的第二個劣勢是需要很多的水。

核反應(yīng)堆在運行的時候會產(chǎn)生高溫，要防止核反應(yīng)堆持續(xù)高溫導(dǎo)致熔毀，就需要用冷卻液對其進行冷卻。而世界上最廉價的冷卻液就是水。

因此傳統(tǒng)的核電站基本都建立在大江、大河，以及海邊，很少建立在內(nèi)地缺水的地方。這就嚴重限制了核電站的建造地點。

核電站要依水而建

而釷基熔鹽核反應(yīng)堆直接用“熔鹽”（液體狀態(tài)的氟化鹽）作為冷卻液。

并且因為釷基熔鹽核反應(yīng)堆的結(jié)構(gòu)問題，“熔鹽”不僅是核反應(yīng)堆中的冷卻液，還是能量傳輸載體，負責(zé)將能量引導(dǎo)出來并進行發(fā)電。

靠著不需要水作為冷卻劑的能力，釷基熔鹽核反應(yīng)堆在中國任何一個地方都能建造，包括新疆、甘肅這種比較缺水的內(nèi)陸地區(qū)。

在2024年5月的時候，甘肅武威地區(qū)就宣布要建立釷基熔鹽核反應(yīng)堆的小型實驗堆，該地區(qū)在以前是基本建立不了傳統(tǒng)核電站的。

釷基熔鹽核反應(yīng)堆的自然循環(huán)回路

核電站在全國到處都能建，就能有效的調(diào)節(jié)電力，對國家電網(wǎng)的壓力會降得更低。

核電站的安全問題

然后就是安全性的問題。其一，傳統(tǒng)核電站依水而建，而有水的地方往往都是人口密集區(qū)。

這也就意味著核電站一旦出事故，影響的人會很多。

核電站基本都處于人口密集區(qū)

釷基熔鹽核反應(yīng)堆能建立在沙漠地區(qū)，就能遠離人口聚集區(qū)，這意味著它就算發(fā)生了事故，影響的人口也遠沒有傳統(tǒng)核電站那么多。

其二就是我們上邊提到的，釷基熔鹽核反應(yīng)堆用“熔鹽”作為冷卻劑和傳輸熱量的介質(zhì)。

一旦這種核反應(yīng)堆出現(xiàn)事故，“熔鹽”就會快速遇冷并“凍結(jié)”。然后這個反應(yīng)堆就會被封存在固態(tài)的氟化鹽中，避免進一步的核泄漏和核反應(yīng)堆融毀的問題。

“低溫”固態(tài)氟化鹽

要知道日本福島核電站在出事故后，就因為核反應(yīng)堆融毀變得難以回收。

并且核反應(yīng)堆在融毀后是不會在短時間內(nèi)自行冷卻的。也就是說，福島核電站需要不斷的用冷卻劑給它冷卻，不然可能產(chǎn)生“二次事故”。

本身核反應(yīng)堆融毀就導(dǎo)致堆芯暴露在外，用水一冷卻，這個水就直接變成了被核污染的水。

所以當(dāng)前福島核電站還在持續(xù)的產(chǎn)生“核污染水”。截止至2024年底，福島核電站的核污染水已經(jīng)產(chǎn)生了超過130萬噸，需要至少30年才能處理完。

福島核電站的核污染水儲水罐

就福島核電站還在持續(xù)產(chǎn)生核污染水的情況下，鬼知道未來這個核電站還會產(chǎn)生多少核污染水。

相比較之下，釷基熔鹽一旦出現(xiàn)融毀的情況，自己都會“封存”自己，安全性大幅度提升，事故影響也能降到最低。

所以整體來看，釷基熔鹽核反應(yīng)堆相較于傳統(tǒng)的核反應(yīng)堆有非常多的優(yōu)勢，如果真能商用，前途不可限量。

釷基熔鹽核反應(yīng)堆的技術(shù)問題

不過既然現(xiàn)在釷基熔鹽核反應(yīng)堆還沒有商用，就意味著它還有很多技術(shù)上沒有解決的細節(jié)。

其一是釷基熔鹽堆使用的“熔鹽”具有很高的侵蝕性，當(dāng)前人類還沒找出能抗住這種腐蝕，并且還具備性價比的材料。

金屬腐蝕

用現(xiàn)有的材料造釷基熔鹽核反應(yīng)堆，那么這個反應(yīng)堆很難長時間運行，只要幾年時間各處管道就會被“熔鹽”腐蝕出問題。

其二是核原料裂變過程中被消耗的問題。

釷基熔鹽核反應(yīng)堆設(shè)想的是讓核原料在“熔鹽”中流淌，但是核原料在裂變過程中會被消耗。并且核裂變還會產(chǎn)生大量中子的裂變產(chǎn)物。

核原料被消耗還好說，想辦法往“熔鹽”里面添加核原料就行了。

但對于后者，也就是裂變產(chǎn)物，當(dāng)前就沒有太好的解決辦法了。

核裂變會產(chǎn)生大量不參與裂變的物質(zhì)

這些東西會在“熔鹽”中不斷累積，還會影響核原料的裂變效率。

如果沒有辦法處理這些裂變產(chǎn)物，該型核反應(yīng)堆的功率就會降低，經(jīng)濟價值就會下降。

因此釷基熔鹽核反應(yīng)堆雖然前景很廣闊，但在當(dāng)前技術(shù)條件下，要想商用還有很遠一段路。

信息來源： 【1】新浪財經(jīng)·《內(nèi)蒙古發(fā)現(xiàn)22萬噸“釷”礦，夠14億中國人用2萬年！》 【2】央廣網(wǎng)·《甘肅武威釷基熔鹽堆即將建成小型實驗堆》 【3】北晚在線·《這場災(zāi)難過去14年，福島的“死結(jié)”正越系越緊》 【4】人民網(wǎng)·《第四代核能系統(tǒng)：“釷”里“淘金”》