美国尘封60年的能源设想,由中国在荒漠落地;全球储量领先的钍矿,藏于我国稀土废料之中;一项曾让西方攻坚受阻的技术,助中国在能源自主赛道实现关键突破。
2025年11月,甘肃武威戈壁上27米高的银灰色建筑,不仅是全球唯一运行的钍基熔盐堆,更成为改写全球能源格局的“东方密钥”。
这背后,是跨越半世纪的技术博弈,更是中国从“资源被动”到“技术领跑”的逆袭。
我国能源领域长期面临尴尬困境:传统核电依赖的铀资源对外依存度高,进口渠道被少数国家把控,国际局势波动极易遭遇“卡脖子”。令人意外的是,破解困局的关键,竟藏在稀土开采后的矿渣之中。
不同于铀资源的稀缺,我国钍矿储量丰厚——已探明工业储量约28万吨,居全球前列,仅内蒙古白云鄂博的储量就可支撑全国千年能源需求。
更关键的是,这些钍元素并非专门勘探开采,而是稀土产业的伴生副产品,相当于开采稀土时“顺手捡来”的宝藏。
这种“变废为宝”的优势,让我国钍资源获取成本远低于全球水平。相较于传统铀矿开采、提纯的高成本,从稀土矿渣中提取钍元素,既减少资源浪费,又彻底摆脱进口核燃料依赖,为钍基熔盐堆研发落地筑牢资源根基。
这一先天条件契合我国“贫铀富钍”国情,也让我们在这条美国曾暂停的赛道上,拥有了持续深耕的资本。
从能源属性来看,钍基熔盐堆兼具资源成本低、发电效率高的优势,且全程近乎零碳排放,既适配“双碳”目标,又实现了经济性与环保性的双赢。
钍基熔盐堆概念最早由美国于上世纪50年代提出,1965年橡树岭国家实验室建成全球首个液态燃料熔盐实验堆,验证了技术可行性。
但高温熔盐对材料的强腐蚀性成为致命瓶颈,美国攻关十几年未能突破,最终因技术难题与冷战战略调整,于1976年终止研究。
我国钍基熔盐堆研发始于上世纪70年代上海“728工程”,当时科研团队建成零功率冷态熔盐堆,迈出探索第一步。
2011年,中科院将钍基熔盐堆(TMSR)列为战略性先导专项,集结10家院内外科研单位、750人专业团队,集中攻关材料腐蚀核心难题。
科研人员历经上千次试验,成功研发Hastelloy-N改进型合金材料,通过形成致密氧化膜有效控制熔盐腐蚀,彻底攻克美国数十年未破的技术瓶颈。
如今武威反应堆整体国产化率超90%,关键核心设备实现100%国产化,从熔盐管道到石墨慢化剂均由国内企业自主生产,形成完整技术体系与产业链。
其运行原理颇具巧思:以钍-232为核心燃料,溶解于600-628℃液态氟化盐中,满功率运行出口温度可达650℃,这种液态介质兼具燃料容器与冷却剂功能,无需复杂冷却系统,摆脱了传统核电站“依水而建”的限制。
更关键的是,它具备被动安全特性——通过负反馈机制控温,即便意外停电,熔盐也会遇冷凝固封死堆芯,从根源上杜绝堆芯熔毁与辐射泄漏风险。
相较于传统水冷堆仅1%的能量利用率,钍基熔盐堆可充分利用钍铀中大部分能量,核废料产量极少,还能有效规避福岛、切尔诺贝利事故的长期污染隐患,让核能实现真正安全可控。
钍基熔盐堆领域的全球格局反转猝不及防。曾是技术先行者的美国,在中止研究近半个世纪后,于2023年重启相关计划,将四代堆定义为“非水堆”,目标2030年实现技术成熟应用。
近10家美国企业扎堆研发小型模块熔盐堆,比尔·盖茨的泰拉能源公司也将其列为核心方向。
印度等国也加快钍反应堆研究,但均停留在实验室阶段。而中国不仅于2025年11月实现武威堆稳定运行并完成钍铀转换,成为全球唯一实现钍燃料入堆运行的国家,更在产业化与标准制定中掌握主动权。
2024年,国家电投与中科院达成全面战略合作,明确“技术研发-产业对接-资本承接”逻辑链,由国家核电板块负责技术落地,电投产融承接相关资产。
2024年10月,实验堆完成首次熔盐堆加钍等关键测试,商业化路径清晰可见。更值得关注的是,我国已打破全球新一代核能领域的技术与规则被动局面,逐步掌握话语权。
规则制定层面,我国积极与美国橡树岭国家实验室、麻省理工学院开展技术交流,同时以联合主席单位身份参与国际固态燃料熔盐堆安全标准编制。
我们提出的“安全优先、普惠共享”规则,强调技术可及性与高标准废物处理,已获得多国合作意向,“中国标准”正逐步成为全球钍基核电的重要参考。
如今,“一带一路”沿线国家纷纷询问合作,希望借助该技术解决缺水缺电难题。中国已从被动跟随西方标准的后来者,成长为全球新一代核能技术的领跑者与规则制定参与者,能源话语权正加速向东方转移。
钍基熔盐堆的价值远超“够用千年”的能源供给,更将渗透生产生活各领域,掀起低调的能源革命。在甘肃武威等干旱地区,其高温特性未来可结合海水淡化技术,实现“能源+水源”双重保障,同步解决发电与缺水问题。
新能源领域,它能大幅提升制氢效率,推动氢能源规模化应用,为新能源汽车、工业制氢提供稳定支撑。
针对边防哨所、戈壁无人区等特殊场景,小型模块化装置已进入研发规划,未来有望提供持续电力与生活用水,破解偏远地区“用电焦虑”。
更重要的是,它能与光伏、风电形成完美互补——白天搭配太阳能发电,夜晚由熔盐堆持续供电,弥补新能源“靠天吃饭”的短板,构建全天候零碳能源体系。
对于钢铁、化工等能源密集型产业,其提供的零碳电力将成为“双碳”目标的硬核支撑,推动产业绿色升级。
按照中科院“固液并举”路线,液态堆侧重钍燃料高效利用,固态堆适配性制氢与减碳需求,计划2035年建成百兆瓦级示范工程,后续逐步推进工业化推广。
未来,钍基熔盐堆在全球落地后,不仅能保障我国能源安全,更将引领全球进入清洁、高效、安全的核能新时代。
从稀土矿渣的意外发现到荒漠中的技术突破,从美国暂停的设想 to 中国领跑的实践,钍基熔盐堆的故事藏着中国科技的坚守与智慧。
它证明,核心技术无法依赖进口,唯有深耕数十年才能实现换道超车。
这场跨越半世纪的能源博弈,中国不仅赢在技术,更赢在长远布局与久久为功的坚持——这正是中国能源自主的最足底气。
热门跟贴