
釷基熔鹽堆的核心創新在於將釷-232轉化為可裂變的鈾-233的燃料循環機制。不同於傳統壓水堆使用固體燃料棒,該技術將釷基燃料溶解於氟化鋰與氟化鈹的混合熔鹽中,在700℃高溫下形成液態燃料循環體系。這種設計使反應堆在常壓下運行,通過熔鹽的自然熱膨脹實現負反饋調節——當溫度超過設定閾值時,液態熔鹽體積膨脹導致中子逃逸率增加,鏈式反應自動減弱甚至停止,從根本上杜絕堆芯熔毀風險。
2023年6月投入運行的2兆瓦實驗堆(TMSR-LF1)已成功驗證這種本質安全特性,其開發的鎳基合金材料可耐受熔鹽高溫腐蝕環境超過5萬小時,為解決材料難題提供了技術儲備。
中國選擇釷基技術路線具有深遠的資源戰略考量。數據顯示,中國已探明釷工業儲量達28萬噸,儲量全球第二且開採成本僅為鈾礦的1/3,按當前能源消耗水平可支撐2萬年需求。

這種資源優勢與熔鹽堆高達45%-50%的熱電轉換效率相結合,使單位釷燃料的能量產出較傳統核電站提升3倍以上。更值得關注的是其能源聯產能力:60兆瓦熱功率中,除10兆瓦用於發電外,剩餘熱能可通過高溫分解水分子年產2000噸“綠氫”,同步解決清潔能源與氫經濟基礎設施的協同發展問題。
從技術驗證到商業推廣的路徑已清晰可見。在完成10兆瓦示範堆建設後,中國計劃2030年起建造百兆瓦級商用堆,其模塊化設計允許靈活組合成吉瓦級電站,單個模塊建設周期可縮短至18個月。

這種快速複製能力與乾旱地區適應性相結合,使得敦煌、哈密等光熱資源富集區有望形成“熔鹽堆+光伏”的複合能源基地。更富想象力的是其小型化應用前景:上海應物所已開展船用熔鹽堆設計,反應堆體積較傳統艦用壓水堆縮小60%,可為十萬噸級集裝箱船提供終身免換料動力,理論上航程不受限。

儘管前景廣闊,商業化進程仍需攻克多重技術壁壘。熔鹽燃料在線淨化系統的穩定性仍需提升,當前實驗堆的裂變產物去除率僅達設計值的85%;中子毒物積累導致的反應效率衰減問題,要求每18個月進行全系統熔鹽置換;放射性氚滲透防護材料研發尚處於工程驗證階段。
這些挑戰推動着跨學科技術攻關,例如採用高溫氣冷堆耦合方案提升鈾-233增殖效率,開發鋯合金塗層技術將結構材料腐蝕速率控制在每年0.05毫米以內。政策層面,核安全局正加速制定熔鹽堆專項安全標準,預計2026年完成首版技術規範。

當甘肅戈壁的熔鹽開始流動,人類能源史正翻開新篇章。這項技術不僅可能終結化石能源時代,其高溫工藝特性更將重塑鋼鐵、化工等高耗能產業——700℃的直接工業熱源可使電解鋁能耗降低40%,高溫蒸汽裂解制氫成本下降至每公斤2美元以下。在更深遠的戰略維度,釷基熔鹽堆構建的能源自主體系,將為中國實現“雙碳”目標提供底層支撐,其技術輸出潛力或將在“一帶一路”沿線催生新型能源地緣政治格局。正如敦煌壁畫中飛天的能量之舞,戈壁灘上的熔鹽堆正舞動着人類清潔能源的未來圖景。


