科技日报记者 陆成宽 陈可轩
要建核电站，必须靠大海？答案正在被中国技术改写。记者1日从中国科学院获悉，位于甘肃武威的2兆瓦液态燃料钍基熔盐实验堆首次实现钍铀核燃料转换，在国际上首次获取钍入熔盐堆运行后实验数据，成为目前国际上唯一运行并实现钍燃料入堆的熔盐堆。这一里程碑式突破，为我国未来钍资源的规模化开发利用、发展第四代先进核能系统提供了核心技术支撑与可行方案。
常规核电站多选址沿海，核心原因是需大量水资源为堆芯冷却。而钍基熔盐堆采用钍元素作为核燃料，内部循环的不是水，而是熔融后的氟化盐。高温熔盐既能作为核燃料的承载体，又能作为冷却剂高效传递热量，不用一滴水，未来有望让内陆地区建设安全又高效的核电站。
“自2023年10月11日首次达到临界状态以来，钍基熔盐堆正源源不断地通过核裂变产生热量。”中国科学院上海应用物理研究所（以下简称上海应物所）党委书记、副所长李晴暖介绍，当反应堆需要添加核燃料时，常规的压水堆需定期停堆，打开压力容器顶盖更换核燃料。而钍基熔盐堆采用液态燃料形式，核燃料均匀溶解于熔盐冷却剂中并随其循环流动，可在不停堆状态下完成燃料补充。
“这种设计不仅提升了燃料的利用率，还大幅减少放射性核废物产生，是钍基熔盐堆的一个优势所在。”李晴暖说。
安全是核工业的生命线。作为第四代先进反应堆的典型堆型，钍基熔盐堆具有固有安全、无水冷却、常压工作和高温输出等优点，是国际公认最适配钍资源核能利用的堆型。
“首先，钍基熔盐堆可以在常压下运行，无需高压容器，从根本上杜绝了爆炸风险。”上海应物所总工程师夏晓彬对钍基熔盐堆的安全性充满信心，“我们使用的熔盐本身对放射性核素具有很好的包容作用。同时，反应堆建于地下并配备完整屏蔽系统，即便发生泄漏的极端情况，熔盐会流入专用安全设施，随温度降低快速凝固，让风险得到控制。”
如今，钍基熔盐堆相关技术产业链的雏形在我国已经基本形成。近百家科研机构参与攻克了实验堆设计、关键材料与设备研制、安装与调试及堆安全等方面的一系列技术难题，实验堆关键核心设备100%国产化，供应链自主可控。
“我们的徐洪杰老所长当年牵头制定了实验堆、研究堆、示范堆三步走的发展战略。我们正沿着他的指引踏实推进。”上海应物所所长戴志敏表示，下一步，上海应物所将以2035年建成百兆瓦级钍基熔盐堆示范工程并实现示范应用为目标，加速技术迭代与工程转化，为国家提供安全可靠的钍基能源发电新路径。
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