電力是一個(gè)國(guó)家工業(yè)運(yùn)轉(zhuǎn)的核心，所以現(xiàn)在中國(guó)、美國(guó)各國(guó)都在大量投資電力技術(shù)。

伴隨著傳統(tǒng)的火電技術(shù)發(fā)展進(jìn)入瓶頸，目前各國(guó)在核電技術(shù)領(lǐng)域進(jìn)入了新一輪競(jìng)爭(zhēng)。

（各國(guó)都在大力投資核電）

除開(kāi)“可控核聚變”這種“終極核電”技術(shù)，目前各國(guó)都在積極開(kāi)發(fā)第四代核電技術(shù)。

目前第四代核電技術(shù)有6條主流路線(xiàn)，分別是超高溫氣冷堆、超臨界水冷堆、氣冷快堆、鈉冷快堆、鉛冷快堆，以及熔鹽堆。

這其中我國(guó)走得最快、前景最廣闊的，是“熔鹽堆”這條技術(shù)路線(xiàn)。目前我國(guó)正在研發(fā)的“釷基熔鹽核反應(yīng)堆”已經(jīng)完成了多項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，并且搶先美國(guó)攻克世界級(jí)難題，在2025年4月份時(shí)我國(guó)已經(jīng)在甘肅省武威市，建成了目前世界上唯一一座釷基熔鹽堆（實(shí)驗(yàn)堆）。

（釷基熔鹽堆的自然循環(huán)回路）

釷基熔鹽核反應(yīng)堆

“釷基熔鹽核反應(yīng)堆”是以釷元素為核燃料的一型核電技術(shù)。

傳統(tǒng)的核電都是以“鈾”為核燃料，但是傳統(tǒng)的“鈾”元素在能量利用率上很低。

（天然鈾礦石）

不管是第2代還是第3代核電站，使用的鈾元素僅僅能利用1%左右的鈾元素。

1噸鈾元素中，只有0.01噸鈾能轉(zhuǎn)換成鈾-235產(chǎn)生裂變，被消耗掉然后釋放能量。另外0.99噸的鈾則會(huì)變成主要由鈾-238組成的“貧鈾”。

“貧鈾”無(wú)法用于發(fā)電，因此也就變成了核電站生產(chǎn)核電的副產(chǎn)物——核廢料。

（封存的核廢料）

相比較之下，“釷基熔鹽核反應(yīng)堆”使用的釷元素，可以在核反應(yīng)堆中不斷讓釷元素進(jìn)行循環(huán)，不斷的產(chǎn)生裂變并進(jìn)行消耗。

最終“釷基熔鹽核反應(yīng)堆”使用的釷元素有超過(guò)98%都能被消耗掉，變成我們使用的核電。

所以釷元素的核反應(yīng)堆，在利用率上遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)使用鈾元素的核反應(yīng)堆。

1噸釷用于發(fā)電，其產(chǎn)生的能量相當(dāng)于傳統(tǒng)核電站消耗200噸鈾產(chǎn)生的電力?；蛘呤腔鹆Πl(fā)電站消耗350萬(wàn)噸煤炭產(chǎn)生的電力。

（1噸釷等于200噸鈾）

1噸釷理論上完全消耗掉可以產(chǎn)生284.2 億度電。實(shí)際上“釷基熔鹽核反應(yīng)堆”的熱轉(zhuǎn)換效率為40%左右，所以“釷基熔鹽核反應(yīng)堆”消耗1噸釷可以產(chǎn)生113.68度電。

2024年時(shí)我國(guó)全國(guó)消耗掉的電力為98521億度。我們?nèi)€(gè)整，就算10萬(wàn)億度，那么中國(guó)一年燒掉877.5噸釷元素就能提供我國(guó)所需的全部電力。

隨著我國(guó)內(nèi)蒙古白云鄂博礦區(qū)發(fā)現(xiàn)大規(guī)模釷礦儲(chǔ)備，目前我國(guó)已經(jīng)探明的釷礦總儲(chǔ)量已經(jīng)達(dá)到了140萬(wàn)噸。以中國(guó)1年消耗877.5噸釷就能滿(mǎn)足全國(guó)電力需求的數(shù)據(jù)，這140萬(wàn)噸釷足夠中國(guó)用大約1600年。

（內(nèi)蒙古白云鄂博礦區(qū)）

而且這是以我國(guó)所需電力全靠“釷基熔鹽核反應(yīng)堆”發(fā)電為背景計(jì)算的。目前我國(guó)核電發(fā)電量占比本身就比較低，在核電之外，我國(guó)還有大量傳統(tǒng)的火力、風(fēng)力、太陽(yáng)能以及水電等發(fā)電站。在2024年時(shí)，我國(guó)核電發(fā)電量占比僅占全國(guó)發(fā)電量的4.72%。

以這個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，那我國(guó)這140萬(wàn)噸釷礦能用的時(shí)間就久了，夠中國(guó)用3.38萬(wàn)年，從某種意義上來(lái)說(shuō)，這也算是“無(wú)限能源”了。

（140萬(wàn)噸釷礦夠中國(guó)用3.38萬(wàn)年）

中國(guó)為何選擇釷元素？

“釷基熔鹽核反應(yīng)堆”相較于其它5條第4代核電技術(shù)路線(xiàn)，對(duì)中國(guó)而言最大的好處就是它主要消耗釷元素了。

因?yàn)?strong>中國(guó)本身是一個(gè)“貧鈾國(guó)”，我國(guó)的鈾礦儲(chǔ)備遠(yuǎn)不夠我國(guó)消耗的。

（中國(guó)是一個(gè)“貧鈾國(guó)”）

截止至2025年，中國(guó)國(guó)內(nèi)探明的鈾礦儲(chǔ)備量大約是288萬(wàn)噸。但鈾元素發(fā)電的利用率較低，200噸鈾產(chǎn)生的電量才相當(dāng)于1噸釷產(chǎn)生的電量。這288萬(wàn)噸鈾也就相當(dāng)于不到1.5萬(wàn)噸釷。

如果中國(guó)在“鈾元素核電技術(shù)”上繼續(xù)發(fā)展下去，就算中國(guó)走通了其它技術(shù)路線(xiàn)的第4代核反應(yīng)堆技術(shù)，我國(guó)今后也需要大量進(jìn)口鈾礦才能滿(mǎn)足自己的需求。

（中國(guó)需要大量進(jìn)口鈾礦）

這意味著我國(guó)的能源安全始終捏在別國(guó)手上。

因此以我國(guó)國(guó)內(nèi)140萬(wàn)噸釷的儲(chǔ)備量，我國(guó)搞定“釷基熔鹽核反應(yīng)堆”也就意味著“能源自由”了。

目前中國(guó)在“釷基熔鹽核反應(yīng)堆”上走得最快，這也意味著我國(guó)將搶在美國(guó)、俄羅斯、德國(guó)、法國(guó)等傳統(tǒng)核大國(guó)之前，實(shí)現(xiàn)該第4代核反應(yīng)堆技術(shù)路線(xiàn)的商用化。

（中國(guó)將最快實(shí)現(xiàn)“釷基熔鹽核反應(yīng)堆”的商用）

釷基熔鹽核反應(yīng)堆的核廢料、安全性?xún)?yōu)勢(shì)

除開(kāi)我國(guó)自己有大量釷礦儲(chǔ)備，以及釷元素的利用率高外，“釷元素核電技術(shù)”作為第4代核電技術(shù)，相較于第3代、第2代核電技術(shù)還有更安全、產(chǎn)生核廢料更少等優(yōu)勢(shì)。

在核廢料問(wèn)題上，正如我們上邊說(shuō)的，傳統(tǒng)核電站1噸鈾里面有0.99噸鈾都會(huì)變成無(wú)法發(fā)電的“貧鈾”。所以傳統(tǒng)核電站會(huì)產(chǎn)生大量的核廢料。

（鈾元素會(huì)產(chǎn)生大量核廢料）

“釷基熔鹽核反應(yīng)堆”使用的釷元素在利用率上能達(dá)到98%以上，那么其產(chǎn)生的核廢料自然會(huì)遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)的核電站。

至于“釷基熔鹽核反應(yīng)堆”的安全性，就要說(shuō)到該技術(shù)的基本原理了。

釷元素自身是不能直接用來(lái)發(fā)電的?！扳Q基熔鹽核反應(yīng)堆”使用釷元素進(jìn)行發(fā)電，需要不斷用中子源去轟擊釷元素（釷-232），讓釷-232裂變成鈾-233，然后鈾-233發(fā)生裂變反應(yīng)，產(chǎn)生大量熱量。

（釷元素裂變過(guò)程）

從“釷基熔鹽核反應(yīng)堆”這個(gè)名字上，我們就能看出這款核反應(yīng)堆里面有大量在高溫下處于液體狀態(tài)的“熔鹽”。

該反應(yīng)堆消耗的釷元素，直接就在這些“熔鹽”里面。

釷-232裂變成鈾-233，鈾-233繼續(xù)裂變產(chǎn)生高溫，一方面能讓“鹽”繼續(xù)在高溫下保持液體狀態(tài)，另一方面“熔鹽”流動(dòng)，將熱量傳遞到換熱器中，換熱器將熱量傳遞出來(lái)燒開(kāi)水就能發(fā)電了。

（釷基熔鹽核反應(yīng)堆結(jié)構(gòu)圖）

如果該類(lèi)型核電站發(fā)生了爆炸或者核反應(yīng)堆破損的事故，核反應(yīng)堆里面的“熔鹽”泄露，“熔鹽”里面的釷元素會(huì)馬上失去中子源的轟擊。

于是釷元素的核裂變會(huì)馬上停止，“熔鹽”也會(huì)迅速冷卻，從液體變成固體。

傳統(tǒng)核電站的反應(yīng)堆在失控后，很容易就會(huì)出現(xiàn)堆芯熔毀的情況。

這種情況下核反應(yīng)堆的溫度會(huì)持續(xù)升高，要處理要么像蘇聯(lián)切爾諾貝利核電站事故一樣，大量工人頂著核輻射用硼砂、水泥、鉛給它封住。要么就像日本福島核電站一樣，不斷用水進(jìn)行冷卻。

（福島核電站事故）

相比較之下，“釷基熔鹽核反應(yīng)堆”這種出事故后核反應(yīng)堆直接冷卻變成固體的情況，無(wú)疑要可控和安全得多。

信息來(lái)源： 【1】國(guó)家能源局·《2023年我國(guó)核電發(fā)電量44萬(wàn)吉瓦時(shí) 占全國(guó)累計(jì)發(fā)電量近5%》 【2】國(guó)家能源局·《2024年全社會(huì)用電量同比增長(zhǎng)6.8%》 【3】澎湃新聞·《觀(guān)察｜中國(guó)引領(lǐng)四代核能革命：釷基熔鹽堆，比聚變更有希望的終極能源？》