我国首次实现基于熔盐堆的钍铀核燃料转化-新闻动态

记者从中国科学院上海应用物理研究所（简称“上海物理所”）了解到，位于甘肃省武威民勤县的2兆瓦液体燃料基熔盐堆（简称“实验堆”）成功实现了首次钍铀核燃料对话。该实验堆成为目前世界上唯一运行的堆内添加钍燃料的熔盐堆，为未来钍资源大规模开发利用和第四代先进核能系统发展提供关键技术支撑和可行解决方案。钍基熔盐实验堆大楼大厅。中国科学院上海应用物理研究所供图。钍基熔盐反应堆具有无水冷却、常压运行的优点。能源安全是普遍性、普遍性的问题关系国家经济社会发展的重大问题。随着电力需求的快速增长造成能源供应缺口，核能成为解决能源困境的重要新能源选择。目前，可用作反应堆核燃料的裂变同位素有铀235、钚239和铀233三种。其中，铀235是唯一的天然裂变核素，但其在天然铀中的含量仅为0.7%左右。如果单纯依靠铀235作为核燃料，天然铀很快就会枯竭。正因为如此，科研人员利用核反应堆将价值超过天然铀99%的铀238，以及人工裂变核素中含量更丰富的钍232转化为钚239和铀233，从而大大扩大了裂变核燃料的用量。钍资源广泛分布于地壳各处，探明储量约为铀资源的3～4倍。我的计数我国钍资源尤为丰富，已探明工业储量28万吨，居世界第二位，仅次于印度。钍基熔盐堆核能系统（TMSR）是一种以钍为核燃料、液态熔盐为冷却剂的先进核能装置。熔盐堆作为第四代先进裂变核能堆型之一，具有自然安全、无需水冷却、常压运行、高温输出等显着优点。它被世界公认为最适合在核能中使用钍资源的反应堆类型。传统固体燃料反应堆存在堆芯熔毁的风险，导致放射性泄漏——乌克兰切尔诺贝利核事故和日本福岛核事故都因堆芯熔毁导致核燃料跌至临界质量而导致泄漏。相比之下，钍基熔盐反应堆是其中唯一的液体燃料反应堆国际第四代反应堆核能系统研究中的六种候选反应堆：熔融状态的熔盐携带核燃料“燃烧”并持续输出能量；而在充分燃烧后，长寿命亚锕系核废料的理论构成是千千种现有技术。熔盐还具有许多安全特性。当熔盐反应堆内熔盐的温度超过预定阈值时，底部的冻结塞会自动融化，携带核燃料的所有熔盐将流入熔盐储存罐，结束核反应。同时反应釜在常压环境下运行，操作简单、安全。氟盐冷却剂冷却后变成固体，不仅有效防止核燃料泄漏和扩散，而且避免其与地下水接触造成生态破坏。伊斯特斯。钍基熔盐实验堆主体已吊装。中国科学院上海应用物理研究所供图：在核防扩散管理层面，钍基燃料还可以防范核武器扩散风险。传统铀反应堆产生的核废料中含有大量核燃料钚239，很容易制造核武器，存在潜在的核扩散风险。钍铀燃料循环系统产生的核燃料易于检测和追踪，防止不当转移，从源头筑起核安全的坚实防线。钍基熔盐堆主要核心设备100%国产。 2011年，中科院启动首批SA科技战略先导项目“未来先进核裂变能源——钍基熔盐”由上海材料科学技术研究所牵头的“反应堆核能系统”。专项推进期间，近百家科研院所、高校和产业集团组成研发联合体，系统地攻克了反应堆实验设计、基础材料和设备研制、安装调试、反应堆安全等一系列技术难题，最终实验堆整体国产化率超过90%，主要核心设备100%国产化，建立了自主可控的供应链从项目实施到稳定运行，实验堆建设持续推进：截至2017年11月，实验堆落户武威民勤县；2022年5月完成全部设备安装，并取得国家核安全局颁发的运行许可证；2023年6月，一年后（2024年），实验堆成功实现满功率运行，反应堆出口温度达到650℃，为后续向反应堆添加钍燃料的实验奠定了坚实的基础。 100兆瓦钍基熔盐堆示范项目预计十年内建成。 2024年10月，实验堆完成了世界首个熔盐堆加钍作业，标志着堆内成功建立了钍232到铀233的核素转化链，初步证明了熔盐堆使用钍燃料的技术可能性，为大规模开发利用钍资源奠定了重要的科学基础。目前，科研团队正在对钍添加后的主要科学问题进行系统研究。作为TMSR“实验”三步走战略的第一个重大节点下一步，上海化工研究院将与国链国链等企业深度合作，目标是2035年建成100兆瓦级钍基熔盐堆示范工程并实现示范，为国家钍基发电提供安全可靠的新路径。新京报记者张璐、编辑张树静、校对付春民