头条眼

美国放弃的钍基熔盐堆,中国捡回后逆袭,连核动力航母都得靠它!

美国搞科研,最不缺的就是“天才点子”,但偏偏有一项技术,他们亲手造出来后,又亲手扔了。这技术叫钍基熔盐堆——听着像是厨具,其实是核能界的未来之星。

五十年前,美国烧过这锅水,烧到一半嫌麻烦就掀锅走人。结果半个世纪后,中国重新把这锅“冷灶”点着了,不光烧开了,还要把它端上航母,当成大国重器的动力源头。

这口锅,到底有多神?美国为啥不要?中国又怎么靠它逆袭?这事,值得好好说道说道。

美国点火,中国续命:这锅堆,是啥?

上世纪60年代,美国人干了一件极有远见的事——他们造出了世界第一口“钍基熔盐堆”。

这是一种新型核反应堆,不用铀,用的是钍,也不是传统那种需要高压水冷的大锅,而是靠高温熔融的盐来传热降温。

听起来复杂,其实通俗一点讲,这玩意儿就像一口“电饭煲”,稳定、安全、不怕爆,还省料。

为什么美国要搞这玩意儿?起因是他们当时正琢磨搞核动力飞机,飞得远、飞得久的那种。普通核堆又重又大,飞机装不下,就得另开炉灶。

于是橡树岭国家实验室上马了这项工程,目标很清楚:搞出一个体积小、散热快、能持续运行的高性能核反应堆。

这就是钍基熔盐堆的起点

技术层面上,它的设计很有突破性:第一,常压运行,不存在压力容器爆炸风险;第二,钍元素储量多、核废料少;第三,它能实现在线燃料更换,反应不停堆,效率高。简直是“下一代核电”的样板房。

可惜,美国人把它点着之后,烧了几年火就自己掐了。

为啥?不是烧不热,而是“不合时宜”。当时正值冷战,苏联核武器搞得火热,美国战略重心很明确——要能造弹头、能制造武器的反应堆。而钍系熔盐堆虽然发电强,但不产武器级核材料,难以对接军工体系。

再加上技术复杂、冷却系统没现成设备支撑,美方一算经济账,不划算。1976年,钍基熔盐堆项目被正式终止,设备封存,数据封档。

这一“封”,就是整整40年。

从技术层面说,这口锅是美国点的火,但他们没有时间等水烧开。他们要的是快菜,钍堆偏偏是慢炖锅。所以一项原本极具前景的第四代核能技术,就这么被打入冷宫。

到了21世纪初,全球核能发展再次面临困局:铀资源紧张、废料处理困难、公众安全顾虑增加。钍基熔盐堆又重新走入视野——但那时候,美国人已经忘了锅里还有汤。

结果,这锅水,是中国人接着烧开的。

中国烧开的这锅水,全球只此一口

2011年,中国科学院启动了“未来先进核裂变能——钍基熔盐堆核能系统”先导专项。这一决定的意义,不是补课,而是换赛道——用中国自己的方式解决能源独立问题。

中国不缺钍。根据2024年相关资源评估,全国已探明钍矿储量超过70万吨,分布集中、提取稳定。而反观铀资源,我国对进口依赖程度高,一旦供应链断裂,核电系统就会遭遇“卡脖子”。所以钍,不仅是技术路径,更是国家能源战略的选项。

具体怎么搞?不是照搬美国资料,而是从零开始,独立研发。负责项目的主力单位是中国科学院上海应用物理研究所,由曾任所长的徐洪杰研究员带队。从材料、设备到控制系统,全部国产,自主设计。

第一阶段目标,是建成一个2兆瓦热功率的液态燃料实验堆,落地甘肃武威民勤县。

武威地处西北戈壁,地广人稀,安全半径充足,具备长期建设条件。

2023年10月11日上午11点08分,这座2MWt钍基熔盐堆实现首次“临界”反应。这意味着,堆内链式反应已经自持运行,实验进入真正核能阶段。

2024年6月17日上午10点12分,钍堆首次实现满功率输出,达到2兆瓦热功率上限。整整8个月的系统调整、材料测试、堆芯优化,让中国成为全球首个、也是唯一一个真正点燃钍基熔盐堆的国家。

但事情还没完。

2024年10月,中国又在这座堆上完成一项世界首次:钍燃料循环实验。这个实验验证了钍-233裂变燃料链的可闭环性,也就是说,燃料能回收再用,减少核废料、降低运营成本。

这一实验的成功,代表中国已经掌握完整的钍基熔盐燃料循环技术,成为世界唯一完成闭环验证的国家。

欧洲的SALIENT项目还在基础物理测试阶段,日本、印度尚未突破临界,中国已经在玩“闭环”。

这一切不是靠运气,而是靠15年持续投入,上百个单位协作、3000多名科研人员坚守、累计测试材料170多种。

美国人半路下车,中国人硬是从草图画到了实堆运转。这口水,不仅烧开了,还烧出了中国自己的锅炉工业标准。

一锅热水烧出万吨巨舰:钍堆的下站,是航母

科研人员的最终目标,从来不止是“跑数据”,而是要把这锅堆,装进真正跑得动的机器里。

那台机器,可能是中国未来的核动力航母。

核航母的核心是什么?不是甲板,不是舰载机,而是“心脏”——那口堆。

传统航母大多使用压水堆,需要巨大的压力容器、高功率冷却泵、复杂水系统。问题是,一旦系统失效或水源不足,堆芯可能熔毁,风险极高。

而钍基熔盐堆不同:常压运行,无爆炸风险;无需水冷却,采用气冷系统,简单、安全;体积更小,适合舰船舱内安装;自动“堆芯冻结”机制,一旦故障自动停止反应,安全系数远超现有舰载堆。

2023年底,江南造船集团发布全球首艘24000TEU级核动力集装箱船方案,动力源明确标注“熔盐堆”。这是该技术首次走出实验平台,进入工程设计环节。

这不只是民用航运的革新,更是“舰船级”测试的演练平台。

2025年,中国将在内陆地区启动全球首个商业化钍基熔盐堆工程建设。该堆将以30兆瓦热功率为基础,试点部署于特殊工业场景,兼顾中型舰船核能推进研究。

预计2029年投产,计划四年内完成反应堆系统、冷却回路、燃料工艺全链条工业化验证。

与此同时,军方也已启动“舰用微堆工程”立项。由中船重工、中核集团、海军装备研究院三方协作,正在开发基于熔盐堆设计的小型舱段结构、自动燃料控制逻辑和气冷控制单元。

从时间节奏看,钍堆进入海军舰船系统,已经从想象走向排期。

当年美国人不想等水烧开,结果今天,中国人不仅烧开了,还拿这锅水去烧万吨巨舰。

未来,这口钍锅可能不是装在地面上,而是装在中国第三艘、第四艘核动力航母的肚子里,支撑起真正的远洋作战能力。

参考资料

我国第四代核能技术获重要突破 目前全球唯一的钍基熔盐堆建成运行.新华社.2025-04-12

全球首座钍基熔盐堆将于中国开建,独特优势或成中国核航母先驱.今日头条.2024-08-04

钍基熔盐堆:未来能源的魔法棒.胶东在线.2024-11-27

重铸美国橡树岭核梦想:熔盐卷“钍”重来,40年来的首次实验或开启第二核纪元.麻省理工科技评论.2017-09-11

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