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全球唯一運行的釷基熔鹽堆首次實現(xiàn)釷鈾核燃料轉(zhuǎn)換
2025-11-01 16:59:51
來源:科技日報  作者: 陸成寬 陳可軒

要建核電站,必須靠大海?答案正在被中國技術(shù)改寫。記者1日從中國科學(xué)院獲悉,位于甘肅武威的2兆瓦液態(tài)燃料釷基熔鹽實驗堆首次實現(xiàn)釷鈾核燃料轉(zhuǎn)換,在國際上首次獲取釷入熔鹽堆運行后實驗數(shù)據(jù),成為目前國際上唯一運行并實現(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)?;_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?!敝袊茖W(xué)院上海應(yīng)用物理研究所(以下簡稱上海應(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,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,可在不停堆狀態(tài)下完成燃料補充。

“這種設(shè)計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優(yōu)勢所在?!崩钋缗f。

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,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行,無需高壓容器,從根本上杜絕了爆炸風(fēng)險?!鄙虾?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放射性核素具有很好的包容作用。同時,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,熔鹽會流入專用安全設(shè)施,隨溫度降低快速凝固,讓風(fēng)險得到控制?!?/p>

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。近百家科研機構(gòu)參與攻克了實驗堆設(shè)計、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,實驗堆關(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)年牽頭制定了實驗堆、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推進(jìn)?!鄙虾?yīng)物所所長戴志敏表示,下一步,上海應(yīng)物所將以2035年建成百兆瓦級釷基熔鹽堆示范工程并實現(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。

編輯:韓夢晨
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