全球首個(gè)釷核反應(yīng)堆 將在甘肅武威試運(yùn)行。根據(jù)武威市政府官網(wǎng)此前發(fā)布的一則消息，釷基熔鹽堆核能系統(tǒng)項(xiàng)目 主體工程于2021年5月已基本完工，9月啟動(dòng)調(diào)試。

如果試驗(yàn)成功，意味著我國(guó)將會(huì)成為全球第一個(gè)掌握了第四代核能技術(shù)的國(guó)家，將成為新能源領(lǐng)域的領(lǐng)先者。

01 核能的發(fā)展及反應(yīng)原理

世界采礦大會(huì)的數(shù)據(jù)顯示，目前世界已探明煤炭?jī)?chǔ)量可供世界各國(guó)開(kāi)采112年。其中，美國(guó)可開(kāi)采240年，俄羅斯則將近470年，而中國(guó)只有33年。

2015年- 2019年清潔能源消費(fèi)在能源消費(fèi)中的比重

自2015年以來(lái)，我國(guó)天然氣、水電、核電、風(fēng)電清潔能源的消費(fèi)占比以穩(wěn)健態(tài)勢(shì)上升,從18%已增長(zhǎng)到23 .4%,這種趨勢(shì)表明，我國(guó)的能源結(jié)構(gòu)正在不斷地優(yōu)化。核能是歷史上的重要發(fā)現(xiàn)，也是我國(guó)開(kāi)啟能源革命必不可少的發(fā)力者之一。

1954年，前蘇聯(lián)建成了世界上第一座原子能發(fā)電站，它利用濃縮鈾作燃料，采用石墨水冷堆，能將電輸出功率控制在5000千瓦。自那時(shí)開(kāi)始，"核能發(fā)電” 不再只是理論中的知識(shí)，而成了應(yīng)用領(lǐng)域中的現(xiàn)實(shí)。

傳統(tǒng)的核反應(yīng)堆一般是以核裂變的方式，從字面上來(lái)解釋，核裂變就是原子核分裂時(shí)釋放出巨大能量的過(guò)程，具體的反應(yīng)原理是：鈾、釷等放射性的重元素原子核，自身裂解成其他輕元素的原子核，同時(shí)釋放出巨大的能量。

以鈾元素發(fā)生的核裂變反應(yīng)為例：235U+1n→137Ba+97Kr+2n。其中元素前面的數(shù)字不是“化學(xué)計(jì)量數(shù)”，而是質(zhì)量數(shù)，U為鈾、Ba為鋇、Kr為氪、n為中子。原子彈爆炸的反應(yīng)就是用1個(gè)中子轟擊1個(gè)鈾原子核發(fā)生裂變，同時(shí)釋放出的2個(gè)中子再繼續(xù)轟擊其他的鈾原子核，形成鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，爆發(fā)出驚人的破壞力。

而核聚變就是原子核合并在一起時(shí)釋放出巨大能量的過(guò)程，原理是：氫元素這種輕元素的原子核，相互結(jié)合成為原子質(zhì)量更大的較重的原子核，同時(shí)釋放出中子，產(chǎn)生巨大的能量。 雖然都是原子能，但是核聚變產(chǎn)生的能量要大得多。

相比核裂變還會(huì)產(chǎn)生放射性的核廢料，核聚變是非常清潔的核反應(yīng)，幾乎不會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生任何的污染。如果人類能夠?qū)崿F(xiàn)可控核聚變，那么就可以不必依賴化石能源。

02 釷基熔鹽堆核能系統(tǒng)(TMSR)

隨著鈾元素開(kāi)始進(jìn)入大眾視野，大家都默認(rèn)鈾元素就是核燃料，但其實(shí)世界上還有另一種沒(méi)有被使用的核燃料，它甚至比鈾元素還要安全100倍 ，這種元素就是釷。

釷反應(yīng)堆號(hào)稱核聚變前的終極能源解決方案。雖然還有局部風(fēng)險(xiǎn)，但已經(jīng)在很可控的范圍之內(nèi)了。 國(guó)際知名物理學(xué)家葉恭平博士提供了一個(gè)數(shù)據(jù)，他說(shuō)目前全世界430多座核反應(yīng)堆只提供了人類2.6%的能源。如果釷反應(yīng)堆能大規(guī)模推廣，這個(gè)數(shù)據(jù)將提升到40%-50%的水平。

釷反應(yīng)堆的概念，上世紀(jì)60年代開(kāi)始，美國(guó)、前蘇聯(lián)、日本和法國(guó)等都先后投入研發(fā)，但是由于材料問(wèn)題都失敗了。科學(xué)家們解決不了管道被放射性熔鹽腐蝕的問(wèn)題，加上鈾反應(yīng)堆天然的武器屬性，導(dǎo)致釷反應(yīng)堆多年來(lái)少有進(jìn)展。

目前，國(guó)際上公認(rèn)有六種第四代裂變核反應(yīng)堆型：超高溫堆、超臨界水堆、氣冷快堆、鉛冷快堆、鈉冷快堆和熔鹽堆。

釷基熔鹽堆核能系統(tǒng)亮點(diǎn)：

1、釷資源豐富： 熔鹽堆以釷元素為燃料，傳統(tǒng)核電使用的鈾和钚等元素非常稀缺，但釷元素十分豐富，僅我國(guó)儲(chǔ)量就能保證2萬(wàn)年發(fā)電供應(yīng)

2、性能好： 在理論上,一噸釷可以提供相當(dāng)于200噸鈾,或者350萬(wàn)噸煤所提供的能源。中國(guó)釷的儲(chǔ)備量位居世界第二。美國(guó)科學(xué)家正在開(kāi)發(fā)用釷作為核燃料發(fā)電的汽車(chē)，如果研發(fā)成功的話，只需要八克釷就可以讓一輛悍馬車(chē)開(kāi)96萬(wàn)公里，中途不需要再加燃料。

3、安全： 釷比鈾元素的輻射量更低，在自然界中的占比還比鈾要高很多，而且釷的同位素使用率和能量轉(zhuǎn)換效率都比鈾更為優(yōu)異。作為冷卻劑的復(fù)合型氟化鹽在冷卻之后變成固態(tài)鹽，基本不會(huì)泄露和污染環(huán)境。

4、選址靈活：  冷卻劑氟化鹽它不像鈾和钚反應(yīng)堆去消耗大量的水資源，在缺水的地方，也可以建造和運(yùn)行。

目前我國(guó)核能事業(yè)蓬勃發(fā)展，無(wú)論是規(guī)模還是技術(shù)，都已進(jìn)入世界先進(jìn)行列。然而，我國(guó)核能發(fā)展依然存在一些問(wèn)題，如核能建成和運(yùn)營(yíng)成本較高，限制核能發(fā)展以及核廢料處理價(jià)格昂貴，難度大等難題。

核能作為我國(guó)清潔低碳能源，對(duì)我國(guó)的發(fā)展發(fā)揮重要作用。疫情發(fā)生后，美國(guó)等西方國(guó)家對(duì)我國(guó)高新技術(shù)的全面封鎖和打壓，無(wú)疑增加了我國(guó)核能發(fā)展外部環(huán)境的不確定性。我國(guó)仍需提前預(yù)判和做好應(yīng)對(duì)措施，以確保我國(guó)核能發(fā)展地位和優(yōu)勢(shì)的保存。

相關(guān)龍頭企業(yè) ：

寶色股份:  2017年10月20日晚間公告，公司與中科院先進(jìn)核能創(chuàng)新研究院簽訂戰(zhàn)略合作框架協(xié)議，擬就未來(lái)先進(jìn)核裂變能——釷基熔鹽堆核能系統(tǒng)(TMSR)、超高溫光熱發(fā)電系統(tǒng)、熔鹽儲(chǔ)能技術(shù)所需的高溫熔鹽設(shè)備的研制結(jié)成戰(zhàn)略合作關(guān)系，協(xié)議有效期五年。

中廣核技:  中廣核核技術(shù)應(yīng)用有限公司為中國(guó)廣核集團(tuán)的全資子公司，于2011年6月在北京成立。

包鋼股份： 包鋼白云鄂博礦區(qū)中“釷”儲(chǔ)量約22萬(wàn)噸，占全國(guó)釷資源儲(chǔ)量的77.3%，其中7萬(wàn)噸殘留在尾礦廢渣中，一旦釷基熔鹽堆實(shí)現(xiàn)商業(yè)化，就能立刻變廢為寶。

中國(guó)核建： 我國(guó)核電工程建設(shè)領(lǐng)域歷史最久、規(guī)模最大、專業(yè)一體化程度最高的企業(yè)，是國(guó)內(nèi)唯一一家30余年來(lái)不間斷從事核電工程建設(shè)的企業(yè)，一直是核電工程建設(shè)領(lǐng)軍企業(yè)，代表了我國(guó)核電工程建設(shè)的最高水平。

參考文獻(xiàn)：

[1]中國(guó)工程院“我國(guó)核能發(fā)展的再研究"項(xiàng)目組我國(guó)核能發(fā)展的再研究[M].北京:清華大學(xué)出版社,2015.[3]中核戰(zhàn)略規(guī)劃研究總院.IAEA發(fā)布2020年版核電發(fā)展預(yù)測(cè)報(bào)告.

[2]朱青等.關(guān)于我國(guó)核電發(fā)展趨勢(shì)的構(gòu)想[J].江西:東華理工大學(xué).2011 .