11月1日，從中國科學(xué)院獲悉，位于甘肅武威的2兆瓦液態(tài)燃料釷基熔鹽實(shí)驗(yàn)堆首次實(shí)現(xiàn)釷鈾核燃料轉(zhuǎn)換，在國際上首次獲取釷入熔鹽堆運(yùn)行后實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，成為目前國際上唯一運(yùn)行并實(shí)現(xiàn)釷燃料入堆的熔鹽堆。這一里程碑式突破，為我國未來釷資源的規(guī)模化開發(fā)利用、發(fā)展第四代先進(jìn)核能系統(tǒng)提供了核心技術(shù)支撐與可行方案。

常規(guī)核電站多選址沿海，核心原因是需大量水資源為堆芯冷卻。而釷基熔鹽堆采用釷元素作為核燃料，內(nèi)部循環(huán)的不是水，而是熔融后的氟化鹽。高溫熔鹽既能作為核燃料的承載體，又能作為冷卻劑高效傳遞熱量，不用一滴水，未來有望讓內(nèi)陸地區(qū)建設(shè)安全又高效的核電站。

“自2023年10月11日首次達(dá)到臨界狀態(tài)以來，釷基熔鹽堆正源源不斷地通過核裂變產(chǎn)生熱量。”中國科學(xué)院上海應(yīng)用物理研究所(以下簡(jiǎn)稱上海應(yīng)物所)黨委書記、副所長李晴暖介紹，當(dāng)反應(yīng)堆需要添加核燃料時(shí)，常規(guī)的壓水堆需定期停堆，打開壓力容器頂蓋更換核燃料。而釷基熔鹽堆采用液態(tài)燃料形式，核燃料均勻溶解于熔鹽冷卻劑中并隨其循環(huán)流動(dòng)，可在不停堆狀態(tài)下完成燃料補(bǔ)充。

“這種設(shè)計(jì)不僅提升了燃料的利用率，還大幅減少放射性核廢物產(chǎn)生，是釷基熔鹽堆的一個(gè)優(yōu)勢(shì)所在。”李晴暖說。

安全是核工業(yè)的生命線。作為第四代先進(jìn)反應(yīng)堆的典型堆型，釷基熔鹽堆具有固有安全、無水冷卻、常壓工作和高溫輸出等優(yōu)點(diǎn)，是國際公認(rèn)最適配釷資源核能利用的堆型。

“首先，釷基熔鹽堆可以在常壓下運(yùn)行，無需高壓容器，從根本上杜絕了爆炸風(fēng)險(xiǎn)。”上海應(yīng)物所總工程師夏曉彬?qū)︹Q基熔鹽堆的安全性充滿信心，“我們使用的熔鹽本身對(duì)放射性核素具有很好的包容作用。同時(shí)，反應(yīng)堆建于地下并配備完整屏蔽系統(tǒng)，即便發(fā)生泄漏的極端情況，熔鹽會(huì)流入專用安全設(shè)施，隨溫度降低快速凝固，讓風(fēng)險(xiǎn)得到控制。”

如今，釷基熔鹽堆相關(guān)技術(shù)產(chǎn)業(yè)鏈的雛形在我國已經(jīng)基本形成。近百家科研機(jī)構(gòu)參與攻克了實(shí)驗(yàn)堆設(shè)計(jì)、關(guān)鍵材料與設(shè)備研制、安裝與調(diào)試及堆安全等方面的一系列技術(shù)難題，實(shí)驗(yàn)堆關(guān)鍵核心設(shè)備100%國產(chǎn)化，供應(yīng)鏈自主可控。

“我們的徐洪杰老所長當(dāng)年?duì)款^制定了實(shí)驗(yàn)堆、研究堆、示范堆三步走的發(fā)展戰(zhàn)略。我們正沿著他的指引踏實(shí)推進(jìn)。”上海應(yīng)物所所長戴志敏表示，下一步，上海應(yīng)物所將以2035年建成百兆瓦級(jí)釷基熔鹽堆示范工程并實(shí)現(xiàn)示范應(yīng)用為目標(biāo)，加速技術(shù)迭代與工程轉(zhuǎn)化，為國家提供安全可靠的釷基能源發(fā)電新路徑。