日前,由中國科學院上海應用物理研究所(以下簡稱"上海應物所")牽頭建成的2兆瓦液態燃料釷基熔鹽實驗堆首次實現釷鈾核燃料轉換,成為目前國際上唯一運行并實現釷燃料入堆的熔鹽堆,我國由此在國際上首次獲取釷入熔鹽堆運行后的實驗數據。

工程規模與國產化水平。 實驗堆熱功率2兆瓦,已實現公斤級釷燃料入堆運行。近百家國內科研機構、高等院校和產業集團參與研發建設,整體國產化率超過90%,關鍵核心設備國產化占比達100%,供應鏈自主可控,相關技術產業鏈雛形基本形成。
關鍵節點與核心技術。 2011年,中國科學院啟動"未來先進核裂變能——釷基熔鹽堆核能系統"戰略性先導科技專項;2017年11月實驗堆選址甘肅武威民勤,2020年1月開工,2023年10月首次臨界,2024年6月首次滿功率運行,2024年10月完成世界首次熔鹽堆加釷。上海應物所副所長蔡翔舟介紹,團隊在耐高溫抗腐蝕合金材料制備、熔鹽循環腐蝕控制、燃料在線分離與處理及主泵、換熱器等關鍵裝備自主研制上實現全面突破;此次轉換中還探測到釷-232轉換為鈾-233過程中的關鍵中間產物。
為何選定釷路線。 上海應物所所長戴志敏表示,重啟這一技術路線主要基于國家戰略需求——我國釷儲量遠高于鈾儲量,且與稀土資源伴生,高效利用可保障國家能源安全千年以上。蔡翔舟介紹,美國上世紀50年代曾建釷基熔鹽堆核電站,放棄是冷戰時期的戰略選擇,當時更易生產武器用核材料的钚基快堆獲優先發展;我國1972年轉向壓水堆,則因科技水平和工業基礎不足。新世紀以來工業實力提升,釷基熔鹽堆在資源利用、安全和核廢料處理上的優勢凸顯,路線由此重啟。
安全特性與防核擴散。 該堆型高溫、常壓運行,溫度過高時核反應自動下降直至停止,不會堆芯熔毀,配合"冷凍閥"等非能動措施,2016年被美國《麻省理工科技評論》評為"失效安全"的核能技術。蔡翔舟表示,其冷卻不需水,無需依海而建,兼具本征安全、常壓工作、高溫輸出等優點。戴志敏說,釷燃料循環中途不產生武器用钚,可預防核擴散,印度、東南亞、非洲等缺鈾富釷地區均可布點。
2035年左右建成百兆瓦級示范堆。 蔡翔舟介紹,實驗堆是"實驗堆—研究堆—示范堆"三步走戰略第一步,現處實驗運行階段,主要任務是獲取運行數據、驗證關鍵技術。戴志敏表示,團隊正申請國家重大科技任務,攻關百兆瓦級示范堆關鍵技術,并與國家電投等央企深度合作,力爭2035年左右建成百兆瓦級示范堆并實現并網發電,為國家"雙碳"目標作出貢獻。



