1969年人家放弃的钍基熔盐堆微型核电站，我国为什么重启？
1969年人家放弃的钍基熔盐堆微型核电站，我国为什么重启？
导读：中国计划在今年建设全球首座钍基熔盐堆核电站，这一技术被视为在实现可控核聚变前的终极能源解决方案。钍基熔盐堆不仅克服了传统核电站的诸多难题，还具有高效、安全、环保等多重优势。
钍基熔盐堆核电站内部
中国今年将开始建设全球第一座钍基熔盐堆核电站，它能克服当下核裂变反应堆面临的一些难题，被称作人类实现可控核聚变前的终极能源方案。
核电站进化
你已经知道，核电就是利用原子核分裂损失质量产生的能量去发电。这个能量密度很大，一克核燃料，就能释放约3吨煤燃烧产生的热量。与其他清洁低碳能源相比，核能最主要的特征是高效和稳定。
1951年，人类第一次成功用核能发电，点亮了4个灯泡。从此以后，巨大的惊喜与恐惧接踵而至。惊喜的是，核能“劲大”还环保，是最有可能给人类带来无限能量的清洁能源。
恐惧是因为核泄漏。苏联切尔诺贝利的核反应堆爆炸，让几百万人受到核辐射影响。因偷工减料和人为处置失当，日本福岛第一核电站禁不起海啸摧残，电站冷却系统失效，堆芯熔毁，大量放射性物质泄漏，核污水至少还得30年才能排完。
包括这两次核事故在内，历史上一共有六次重大核事故，都给人类带来大量伤害，人类不得不在战战兢兢中前行，持续升级核电站。
核能从开采到发电过程
第四代核电标准作为下一代核电站标准，在安全方面要求即使遇上地震、海啸等不可抗力，也能自动停下核反应，不能让核辐射泄漏出发电厂房。
目前四代堆型中钠冷快堆、超高温气冷堆、铅冷快堆、熔盐堆、超临界水冷堆和气冷快堆这六种被认为有较好的发展前景。
钍基熔盐堆核电站
今年新开建的钍基熔盐堆核电站热功率为60兆瓦，这点功率还不如一个小型火电站，但别小瞧它。钍基熔盐堆这条技术路线在第四代先进核能技术也是特殊的一个，因为这项技术足以满足人类掌握可控核聚变技术前的能源消耗需求，它能有效克服当下裂变反应堆面临的一些难题，是核电技术领域一次革命性的进步。
作为核燃料使用钍替代铀有很多好处，首先钍元素在地壳中的储量是铀元素的4倍，在中国钍储量更是铀储量的10倍，价格更便宜且开采更容易。
钍的燃料利用率及能源转化率也比铀高，一吨钍作为核燃料裂变产生的能量相当于200吨铀或350万吨煤。综合算下来，钍替代煤、石油、天然气等化石燃料够我们用两万年，相对的地球的铀资源按目前用法只够用70年。
而且钍无法用作核武器原料，不会有核武扩散的风险，因此钍基核电站非常适合卖给世界上那些无法掌握核电技术的国家。
常言道核电就是花式烧开水，普通核电站需要大量水带走反应堆产生的热量，并推动蒸汽轮机发电，因此必须建在水边，而熔盐堆从根本上就能少用水甚至不用水。
熔盐堆用高温下呈液态的熔融盐替代了水，在反应堆下面有个特殊的安全装置，一旦出意外核心温度超过了安全值，就能烧穿这个安全装置，混合了钍燃料和冷却盐的熔融盐就会一同流入下方的应急储存罐，反应堆的链式反应也就停止了。接下来熔盐会快速凝固，把核物质锁定在罐子中，保证不会发生核泄漏事故。
钍基熔盐堆运行示意图
同时，熔融盐里没有水，也就不会产生水蒸气，这样反应堆建造就不需要用高压容器。同时保证不会发生福岛核电站那样因水蒸气分解产生氢气引发爆炸的事故。
熔融盐的温度能达到680℃以上，更高的温度带动后方的蒸汽轮机或氦气轮机发电的效率也就越高。
由于使用常压容器，制造核电站的成本也会更低，还能做到高度集成化和小型化。现在的小型钍基熔盐堆设计体积仅十几、二十几立方米，理论上未来能压缩到一立方米以下，一个卡车或飞机就能拉着走，甚至还能装进太空站或建到月球上。
在熔盐核反应堆中，裂变材料被融在反应堆堆芯的液态盐中。液态盐还能代替水作为冷却剂。反应堆堆芯中发生裂变并产生热量，热量通过冷却剂盐和换热器传递给水，从而产生蒸汽。蒸汽再驱动涡轮机发电（也可使用氦气轮机，完全不用水）。如果反应堆堆芯过热，冷冻阀就会融化，使燃料和盐的混合物流入紧急排放罐。
中国熔盐堆研发领跑全球
既然钍基熔盐堆优点那么多，为啥其他国家没搞呢？
美国早在1946年就开启了核动力轰炸机的计划，想用铀基熔盐替代固体燃料棒，把反应堆装进轰炸机，以实现远距离不间断巡航。1954年，实验熔盐堆已能成功运行9天。
但是放射性熔盐腐蚀性非常强，会导致管道破裂造成核泄漏，就连美国也都没能研究出合适的耐高温、耐腐蚀的材料，随着战略导弹技术的发展，1969年美国放弃了这个项目。
钍基熔盐核电站综合利用示意图（固态堆及液态堆）
就在西方国家都纷纷表示放弃的时候，中国科学家却决定迎难而上。中国在20世纪70年代开启了钍基熔盐堆的研究。经过几十年研究，科学家终于研发出可以在近1000℃下承受钍盐辐射的合金。
2023年，全球第一个2兆瓦钍基液态燃料熔盐实验堆在甘肃武威成功点燃，2024年实验堆成功实现满功率运行。
现在一座商用钍基熔盐堆核电站在它旁边开始建造，计划在2029年投入使用。
今后我国不仅计划在中西部地区建设多个熔盐反应堆，还准备为将它出口到“一带一路”沿线国家。