夠中國用2萬年?我國攻克世界級難題,搶先美國打造「無限能源」

2026年02月04日20:03:05 科學 1283

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中國在能源領域的探索總是帶著一種務實的決心,我們國家資源分布的特點決定了必須尋找更可靠的路徑來保障電力供應。

全球能源格局中,核電作為一種清潔高效的選擇,已經成為許多國家追求的方向,但傳統鈾燃料的局限性讓大家開始轉向其他元素。

釷這種物質在地殼中的含量遠遠超過鈾,而且開採過程相對簡單,輻射影響也小得多,這就為核能發展提供了新機會。

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中國科學家們從上世紀末開始關注釷的相關技術,到了2011年,國家正式啟動先進核能專項,把釷基熔鹽堆作為重點攻關對象。

這項技術的背景源於我們國家鈾資源相對不足,每年需要從國外進口大量鈾礦,這在一定程度上影響了能源自主性。

而釷在中國分布廣泛,比如內蒙古白雲鄂博礦區,那裡的釷儲量在全球都處於前列。

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國際上,美國早在1960年代就嘗試過熔鹽堆技術,他們在橡樹嶺實驗室建成了原型機,驗證了液態燃料的基本可行性,但後來因為政策調整和對鈾路線的偏好,這個項目被擱置了。

印度也擁有豐富的釷礦,他們設計了三階段核計劃,計劃在第三階段大規模利用釷,但實際進度一直滯後於預期。

歐洲一些國家如丹麥對釷感興趣,主要停留在實驗室討論階段,沒有進入實際建造。

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中國選擇在西北戈壁灘上開展實驗,這裡氣候條件嚴苛,風沙大,氣溫變化劇烈,卻正好適合核設施的隔離測試,避免了在人口密集區可能帶來的安全顧慮。

在當前國際局勢下,能源安全已經成為各國戰略的核心,氣候變化議題推動大家加速向低碳轉型,中國通過釷技術搶佔先機,不僅是為了滿足國內需求,還能在全球核能競爭中佔據有利位置。

這項工作從基礎研究起步,經歷了多年的技術積累,體現了我們國家在科技創新上的堅持。

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釷基熔鹽堆的核心在於使用液態燃料,這種設計讓反應過程更靈活高效。

2025年11月,中國科學院上海應用物理研究所主導的2兆瓦實驗堆在甘肅武威成功完成了釷向鈾-233的燃料轉換,這一步標誌著全球首次實現釷燃料在熔鹽堆內的實際閉環運行。

整個過程從釷鹽注入堆芯開始,中子轟擊釷原子核,生成可裂變的鈾-233,然後這些新燃料繼續參與反應,形成一種自我維持的循環。

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相比傳統固體燃料堆,液態熔鹽能均勻分布熱量,在常壓下工作,極大降低了高壓水冷堆的爆炸隱患。

如果發生異常,熔鹽可以快速排水並固化,阻止反應擴散,這在安全性能上遠超以往設計。

中國團隊在建設中遇到了高溫腐蝕的挑戰,他們通過添加特定合金元素,開發出耐蝕材料,確保堆體在600多攝氏度環境下穩定運行。

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國產化率達到了九成以上,從鹽泵到控制系統,全都由國內企業製造,這避免了技術依賴外國的風險。

中國這次不是簡單複製舊概念,而是優化了堆芯結構,將換熱器和泵集成到一個容器內,減少了管道連接點,降低了泄漏概率。

之前國際上的釷研究多局限於理論模擬或小規模台架實驗,我們國家直接建成了熱功率2兆瓦的裝置,獲取了真實運行數據,比如轉換效率高達百分之九十五,廢料產生量僅為傳統堆的幾分之一。

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這項進步讓釷資源利用率大幅提升,按當前中國年用電量計算,已探明釷儲量足夠支撐兩萬年以上的能源需求,因為循環過程幾乎不浪費原料。

搶先美國的關鍵在於我們國家的研發路徑更注重實用,從2018年開工到2023年首次臨界,每一步都通過模擬和測試迭代優化。

2024年6月達到滿功率運行時,出口溫度穩定在650攝氏度,這為後續高溫應用如制氫提供了基礎。

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這不只是技術領先,還體現了在能源戰略上的前瞻性,釷堆適合內陸部署,不需要大量冷卻水,在西北乾旱地區也能高效運轉。

未來,這種堆型可以與可再生能源結合,形成互補系統,比如用熔鹽儲存太陽能熱量,實現24小時穩定供電。

中國在釷技術上攻克了世界級難題,打造出接近「無限能源」的模式,因為燃料循環讓資源消耗降到最低,這在全球能源競賽中給我們國家帶來了議價優勢。

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釷技術重塑了能源安全底線,讓中國在應對氣候挑戰時更有底氣。

中國在釷基熔鹽堆上的突破不是一蹴而就,而是通過長期投入實現的,每一個環節都體現了科學家的嚴謹態度。

燃料轉換的完成打開了新大門,未來商用化將進一步放大其價值,我們國家在這一領域的領先地位值得肯定。

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