够中国用2万年?我国攻克世界级难题,抢先美国打造“无限能源”

2026年02月04日20:03:05 科学 1283

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中国在能源领域的探索总是带着一种务实的决心,我们国家资源分布的特点决定了必须寻找更可靠的路径来保障电力供应。

全球能源格局中,核电作为一种清洁高效的选择,已经成为许多国家追求的方向,但传统铀燃料的局限性让大家开始转向其他元素。

钍这种物质在地壳中的含量远远超过铀,而且开采过程相对简单,辐射影响也小得多,这就为核能发展提供了新机会。

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中国科学家们从上世纪末开始关注钍的相关技术,到了2011年,国家正式启动先进核能专项,把钍基熔盐堆作为重点攻关对象。

这项技术的背景源于我们国家铀资源相对不足,每年需要从国外进口大量铀矿,这在一定程度上影响了能源自主性。

而钍在中国分布广泛,比如内蒙古白云鄂博矿区,那里的钍储量在全球都处于前列。

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国际上,美国早在1960年代就尝试过熔盐堆技术,他们在橡树岭实验室建成了原型机,验证了液态燃料的基本可行性,但后来因为政策调整和对铀路线的偏好,这个项目被搁置了。

印度也拥有丰富的钍矿,他们设计了三阶段核计划,计划在第三阶段大规模利用钍,但实际进度一直滞后于预期。

欧洲一些国家如丹麦对钍感兴趣,主要停留在实验室讨论阶段,没有进入实际建造。

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中国选择在西北戈壁滩上开展实验,这里气候条件严苛,风沙大,气温变化剧烈,却正好适合核设施的隔离测试,避免了在人口密集区可能带来的安全顾虑。

在当前国际局势下,能源安全已经成为各国战略的核心,气候变化议题推动大家加速向低碳转型,中国通过钍技术抢占先机,不仅是为了满足国内需求,还能在全球核能竞争中占据有利位置。

这项工作从基础研究起步,经历了多年的技术积累,体现了我们国家在科技创新上的坚持。

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钍基熔盐堆的核心在于使用液态燃料,这种设计让反应过程更灵活高效。

2025年11月,中国科学院上海应用物理研究所主导的2兆瓦实验堆在甘肃武威成功完成了钍向铀-233的燃料转换,这一步标志着全球首次实现钍燃料在熔盐堆内的实际闭环运行。

整个过程从钍盐注入堆芯开始,中子轰击钍原子核,生成可裂变的铀-233,然后这些新燃料继续参与反应,形成一种自我维持的循环。

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相比传统固体燃料堆,液态熔盐能均匀分布热量,在常压下工作,极大降低了高压水冷堆的爆炸隐患。

如果发生异常,熔盐可以快速排水并固化,阻止反应扩散,这在安全性能上远超以往设计。

中国团队在建设中遇到了高温腐蚀的挑战,他们通过添加特定合金元素,开发出耐蚀材料,确保堆体在600多摄氏度环境下稳定运行。

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国产化率达到了九成以上,从盐泵到控制系统,全都由国内企业制造,这避免了技术依赖外国的风险。

中国这次不是简单复制旧概念,而是优化了堆芯结构,将换热器和泵集成到一个容器内,减少了管道连接点,降低了泄漏概率。

之前国际上的钍研究多局限于理论模拟或小规模台架实验,我们国家直接建成了热功率2兆瓦的装置,获取了真实运行数据,比如转换效率高达百分之九十五,废料产生量仅为传统堆的几分之一。

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这项进步让钍资源利用率大幅提升,按当前中国年用电量计算,已探明钍储量足够支撑两万年以上的能源需求,因为循环过程几乎不浪费原料。

抢先美国的关键在于我们国家的研发路径更注重实用,从2018年开工到2023年首次临界,每一步都通过模拟和测试迭代优化。

2024年6月达到满功率运行时,出口温度稳定在650摄氏度,这为后续高温应用如制氢提供了基础。

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这不只是技术领先,还体现了在能源战略上的前瞻性,钍堆适合内陆部署,不需要大量冷却水,在西北干旱地区也能高效运转。

未来,这种堆型可以与可再生能源结合,形成互补系统,比如用熔盐储存太阳能热量,实现24小时稳定供电。

中国在钍技术上攻克了世界级难题,打造出接近“无限能源”的模式,因为燃料循环让资源消耗降到最低,这在全球能源竞赛中给我们国家带来了议价优势。

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钍技术重塑了能源安全底线,让中国在应对气候挑战时更有底气。

中国在钍基熔盐堆上的突破不是一蹴而就,而是通过长期投入实现的,每一个环节都体现了科学家的严谨态度。

燃料转换的完成打开了新大门,未来商用化将进一步放大其价值,我们国家在这一领域的领先地位值得肯定。

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