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11月1日，中國科學(xué)院發(fā)布消息，由我國自主設(shè)計、研發(fā)和建設(shè)的第四代先進(jìn)裂變核能系統(tǒng)——釷基熔鹽實驗堆，近期在甘肅武威建成，并首次實現(xiàn)堆內(nèi)釷-鈾轉(zhuǎn)化。該核能系統(tǒng)的建成，有望打破我國核電對鈾燃料的依賴，將我國儲量豐富的釷元素作為核燃料，為國家能源安全與可持續(xù)發(fā)展提供重要支撐。

新建成的這座釷基熔鹽實驗堆是目前國際上唯一運(yùn)行并實現(xiàn)釷燃料入堆的熔鹽堆。釷基熔鹽實驗堆是以釷作為核燃料、以液態(tài)氟化物熔鹽作為冷卻劑的一種核能系統(tǒng)，具有本征安全、無水冷卻、常壓工作和高溫輸出等優(yōu)點。

中國科學(xué)院上海應(yīng)用物理研究所所長戴志敏表示：釷轉(zhuǎn)換成鈾，這是世界上第一次在熔鹽堆里面加釷，初步地證明了釷資源利用的可行性。這也是世界上獨一無二的一個釷鈾循環(huán)研究平臺。為未來的示范堆建設(shè)，以及商業(yè)化建設(shè)奠定了堅實的基礎(chǔ)。

從2011年項目立項以來，我國科研團(tuán)隊突破和掌握了材料、儀器、設(shè)備研發(fā)和系統(tǒng)集成等相關(guān)核心技術(shù)，并通過一體式堆本體創(chuàng)新設(shè)計顯著降低了放射性泄漏風(fēng)險，提高了反應(yīng)堆的安全性，同時最大程度上實現(xiàn)了整體國產(chǎn)化和核心設(shè)備供應(yīng)鏈的自主可控。

釷基熔鹽堆是一種清潔高效的能源系統(tǒng)，與高溫熔鹽儲能、高溫制氫、太陽能、風(fēng)能、煤氣油化工相結(jié)合能夠形成多能互補(bǔ)、低碳復(fù)合的能源系統(tǒng)和低碳化工體系。

中國科學(xué)院上海應(yīng)用物理研究所黨委書記副所長李晴暖表示：風(fēng)能跟光能是看天吃飯的，熔鹽堆這樣的堆型到內(nèi)陸地區(qū)去，可以起到平衡穩(wěn)定電網(wǎng)的作用。所以當(dāng)初我們選擇建在甘肅武威，打造一個多能源互補(bǔ)的系統(tǒng)。

中國科學(xué)院上海應(yīng)用物理研究所所長戴志敏：我國是釷和稀土在一起，稀土很多，意味著釷特別多，研究釷基熔鹽堆非常適合我國國情。如果我國全部電力用釷資源供應(yīng)的話，可以供我國用上上千年，能夠完全確保能源安全，確保我國能源獨立。

釷基熔鹽堆對很多人來說很陌生，那么它到底是一個怎樣的核能設(shè)施？它內(nèi)部又是如何運(yùn)作來釋放能量的呢？聽聽專家的解釋。

中國科學(xué)院上海應(yīng)用物理研究所黨委書記副所長李晴暖表示：釷基熔鹽堆大家記住有兩個關(guān)鍵詞，一個釷基，就是用釷作為燃料，還有一個是熔鹽，用熔鹽作為冷卻劑。至于熔鹽堆是怎么運(yùn)行的？我們叫釷鈾循環(huán)，是非常專業(yè)的一個術(shù)語。其實我們整個熔鹽堆也好、核裂變也好，關(guān)鍵是個中子。釷元素吸收一個中子以后，它會變成元素鈾233。鈾233才是裂變產(chǎn)生熱量的核燃料，它裂變過程中又產(chǎn)生一個中子，中子又去轟擊釷元素，又變成鈾233，形成這樣釷鈾循環(huán)，釋放能量。

作為一個核能設(shè)施，其安全運(yùn)行是最重要的。在釷基熔鹽堆的設(shè)計中，科學(xué)家們采用了一系列新的設(shè)計思路與方法，保證熔鹽堆的安全。

據(jù)介紹，由于熔鹽堆采用的是液態(tài)燃料，放射性產(chǎn)物中的氣態(tài)產(chǎn)物可以隨時處理，保持反應(yīng)堆的反應(yīng)性；而固態(tài)產(chǎn)物則溶解在熔鹽中，可以在不停堆的情況下引出進(jìn)行處理。為了防止放射性物質(zhì)泄露，科學(xué)家們創(chuàng)新性地設(shè)計了一體化的反應(yīng)堆，將堆芯、燃料鹽泵、換熱器等核心設(shè)備集成在反應(yīng)堆主容器內(nèi)，這可以大大提高安全性。

中國科學(xué)院上海應(yīng)用物理研究所所長戴志敏：把換熱器放在堆本體里面，燃料鹽是不出堆本體的，是在堆容器里面，就不會跑到外面來，堆容器外面還有一個安全容器，所以有幾層保護(hù)，確保放射性物質(zhì)不會泄露。

專家稱，用熔鹽做冷卻劑并運(yùn)行在常壓的情況下，相比高壓運(yùn)行會更加安全，不存在高壓體系下的破口炸開的風(fēng)險。另外，液態(tài)燃料還有個好處就是避免了堆芯在高溫下熔毀的風(fēng)險。

專家介紹，新建成的這座熔鹽堆在國際上技術(shù)優(yōu)勢明顯，無水冷卻、高溫輸出等優(yōu)點也成為我國實現(xiàn)“碳達(dá)峰碳中和”目標(biāo)的有力保障。

據(jù)了解，熔鹽的腐蝕性非常強(qiáng)，解決腐蝕性是科研團(tuán)隊一大難關(guān)，經(jīng)過多年研究，團(tuán)隊成功解決了熔鹽的凈化問題，將氧含量和雜質(zhì)控制在極低水平。另外，依托我國自主研制的鎳基合金，成功控制住了熔鹽的腐蝕度，為熔鹽堆未來的工業(yè)應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。

中國科學(xué)院上海應(yīng)用物理研究所所長戴志敏：根據(jù)最新的報道，國際上熔鹽的腐蝕對材料每年大概是20微米，我們做到了大概2個微米。

總臺央視記者帥俊全：釷基熔鹽堆的核燃料究竟長什么樣？現(xiàn)在我手里拿的就是它的燃料鹽，常溫下可以看到是綠色的鹽塊。它其實是由白色的氟化釷加上綠色的氟化鈾和基鹽混合而成。聽起來感覺很簡單，但其實它是我們的科研團(tuán)隊在十年的時間經(jīng)過上千次的調(diào)配才把工藝參數(shù)最終確定下來，使燃料鹽能夠在西部戈壁上真正去點燃釷基熔鹽堆。

據(jù)了解，目前這座釷基熔鹽堆的運(yùn)行溫度是700攝氏度，這個運(yùn)行溫度正好可以實現(xiàn)高溫制氫。氫能被譽(yù)為“21世紀(jì)的終極能源”，未來可能在世界能源舞臺上扮演重要角色。目前國際上常用的制氫方法主要包括化石燃料制氫、電解水制氫、光解水制氫和生物質(zhì)制氫等，而釷基熔鹽堆的制氫技術(shù)將更加環(huán)保。

中國科學(xué)院上海應(yīng)用物理研究所所長戴志敏：700℃的時候，釷基熔鹽堆可以高溫制氫，它的制氫效率很高，而且它發(fā)的電也是核電，是“綠色”的，所以我們這時候制的氫就是一個“綠色”的氫。

除此以外，釷基熔鹽堆另一大優(yōu)點是無水冷卻技術(shù)，通常核反應(yīng)堆需要用大量的水去冷卻，但是釷基熔鹽堆則不再局限于建設(shè)在沿海等地區(qū)，內(nèi)陸同樣可以建設(shè)，這也有利于未來的大規(guī)模推廣應(yīng)用。

中國科學(xué)院上海應(yīng)用物理研究所所長戴志敏：它不需要用大量的水，這樣它就可以建在廣大的干旱地區(qū)，與風(fēng)電、光伏結(jié)合，也是一個“雙碳”問題的解決方案。