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告别石油?我国研发出新型反应堆,西方研究六十年未成功?
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告别石油?我国研发出新型反应堆,西方研究六十年未成功?

据《亚洲时报》11月10日发布的消息称,中国开发出了全球第一款钍燃料熔盐反应堆(TMSR),打算用在拥有1.4万箱位的核动力货轮上。

这个项目是由上海应用物理研究所和江南造船共同推进的,而实验堆设在甘肃武威,功率是两兆瓦,已经完成了全球首次钍转铀燃料循环的试验。

报道称,这个反应堆是在常压下运行的,没有爆炸的危险,而且配备了被动安全措施,遇到过热时能够自动凝固燃料,避免堆芯熔毁。

未来十年里,中国会逐步推进这项技术,从实验堆到示范堆,再到百兆瓦级的商业设备,意在实现能源自主和第四代核能技术的整体突破。

文章说,这次的突破不仅关乎中国的能源安全,还可能改变海上运输方式、北极航道,以及人工智能计算力的能源布局。

(国外媒体截图)

过去一百年里,全球的核能基本上都靠铀来支撑,不过铀资源挺稀少,而且燃烧效率不高,核废料的周期也特别长,还存在扩散的隐患。在这样的情况下,钍资源就成了一个挺有潜力的替代方案,为这些难题带来了新希望。

钍在地壳里的储量大约是铀的四倍,不仅燃料的利用率更高,而且裂变产生的物质半衰期更短,放射性废料也相对少不少。

而且,钍在吸收中子后转化成的铀-233里面含有不少杂质,没有核武器所需的纯度,被看作是无法扩散的新能源。

比起老式的压水堆,钍反应堆可以在普通的压力环境下工作,不用那种高压容器,也不用搞得那么复杂的冷却系统,要是温度一高,燃料就会自然流到冷却罐里凝固,这样一来,天生就具备防止熔毁的能力。

在能源利用率方面,钍反应堆的热效率能达到45%到50%,这比起普通核电厂的33%要高不少。

中国的实验堆实现临界和稳定运行,说明这个系统正逐步从理论走向实际应用,同时也意味着全球核能技术正从压水堆向熔盐堆的时代转变。

中国核动力集装箱船的概念示意图。

其实啊,在20世纪60年代,美国就建过一座小型的钍基熔盐实验堆,虽然成功运行过,不过因为冷战时期核武导向占据了科研投资的主导地位,这条相对更安全的路子就被搁置了。之后的五六十年,西方基本都在轻水堆这块儿打转儿,也没什么大突破。

2011年起头,中国开始搞钍基熔盐反应堆国家项目,由中科院上海应用物理所牵头,经过十多年的努力,已经把理论研究、实际试验,材料配套到燃料循环等各个环节都打理得挺齐全了。

2023年,熔盐反应堆LF1在甘肃武威成功达到了首次临界,意味着中国成为全球第一个实现钍转铀可控反应的国家。

现在,中国已经规划了10兆瓦级的示范反应堆和百兆瓦级的商业化反应堆,建立了世界上唯一拥有连续研发、生产、燃料供应和运行维护全产业链的体系。

与之相比,美国、日本、丹麦仍在进行设计验证或者只停留在计算机模拟阶段。在工程推进、产业化水平和政策支持方面,中国已经遥遥领先,重新塑造了新一代核能的格局。

中国TMSR-LF1钍基熔盐反应堆实验基地,算是咱们国家在这个领域里边的重要一步啦。

对于咱们中国而言,这可是个挺重大的战略意义的事儿呢。现在啊,咱们超过八成的铀都靠进口,主要还是从哈萨克斯坦、加拿大和纳米比亚进口,要是国际局势一变化,能源的供应链就很容易被牵着走,总得说,这风险挺大的。

钍的储量可是真丰富,分布也很广泛,光是内蒙古这一块儿,就已经能满足全国好几年的能源需求,可别小看这点儿。

建立钍能体系,就像在能源布局上多开辟了一条自主燃料循环的路,这么一来,咱们就不用仰仗外国的资源,也不用担心被卡脖子的窘境。

更重要的是,钍反应堆的高效率表现,可以直接为大型数据中心、AI算力基地供电。随着我国AI芯片产业的发展迅速壮大,算力需求也在飞速攀升,钍堆带来的稳定核能,有望成为人工智能时代的能源护城河。

再者,现在中国也在着手开拓“冰上丝绸之路”,打算借助北极东北航线,开辟出一条贯通欧洲和亚洲的新海上路线。

北极航行可是得靠那种破冰能力强、续航时间长的舰船,毕竟传统燃料在极寒环境下效率就差,风险也大。钍燃料反应堆能在高温下稳定运行,续航时间也长,为核动力破冰船和远洋运输舰提供了理想的解决方案。

2018年中国曾推出核动力破冰船的招标项目,不过后来因为技术保密和外部压力,进展一直没有对外披露。如今,钍堆成功应用到船上的突破,意味着这一领域又重新走上了快车道。和依赖传统轻水堆的俄罗斯北极级破冰船相比,中国选用了更先进的燃料体系,直接绕开了俄罗斯的技术垄断。

中国钍基熔盐反应堆实验装置的反应堆大厅,看上去宽敞明亮,设备井然有序,显示出我国在核能科技方面不断追赶国际先进水平的决心和实力。

多年以来,我国的能源体系一直面临着对外依存的结构性风险,石油、天然气、铀等重要资源的进口比例都挺高的。

这个格局一旦出现变动,比如海上交通线出了点状况,或者供应国的政策发生变化,中国的能源安全就可能受到威胁。无论是中东的战事、俄乌冲突,还是美国的各类制裁措施,都可能通过影响燃料价格和储备情况,对中国产生连带影响。

能源可是工业体系的命脉,一旦被外头势力卡住脖子,整条产业链都得受到制约。

历史上各种能源危机一再震撼国际格局,尤其对那些依赖进口能源的国家来说,可真是致命一击。

正是出于这个考虑,中国一直在推动能源的多样化发展,从南海的油气开发,到中亚的管道建设,再到可再生能源和核能的突破,目的都在于减少对外依赖,争取能源领域的主动权。

钍燃料反应堆的面世,为中国长期追求的能源自主开辟出了一条全新的技术途径,基本上可以让咱们彻底不用再依赖进口燃料,为实现长远的能源独立打下坚实的基础。