這幾年，中國已經(jīng)受夠了被各種能源項(xiàng)目“卡脖子”，開始積極尋求核電技術(shù)的突破。

現(xiàn)在，我們?nèi)〉昧顺晒Ｖ袊诟拭C省成功建立了世界首座釷燃料核反應(yīng)堆，以“清潔能源”著稱的它已經(jīng)開始測(cè)試，預(yù)計(jì)將在2040年實(shí)現(xiàn)全國商用。

除此之外，印度也在去年宣布，2025年印度會(huì)實(shí)現(xiàn)全球第一個(gè)商用釷反應(yīng)堆，2050年將讓這種新反應(yīng)堆的核電發(fā)電量，達(dá)到全國總量的30%。

一個(gè)是2040年，一個(gè)是2025年，印度這下就相當(dāng)于宣稱自己的新核電技術(shù)在世界上領(lǐng)跑，并超越了中國15年，到底是有理有據(jù)，還是慣性吹牛？在這項(xiàng)世界前沿技術(shù)上，能先取得成就的真的會(huì)是印度嗎？

釷反應(yīng)堆是什么？

從1954年第一座核電站建成之后，世界上已經(jīng)發(fā)生了100多起核事故，切爾諾貝利和福島核電站的慘劇歷歷在目，給世界上所有人留下難以跨越的陰影。這幾年中國要發(fā)展核電，依然有相當(dāng)多的民眾對(duì)此表示排斥。

這種恐懼的核心在于當(dāng)今核電的燃料——鈾。其中的鈾-235和鈾-233具有很高的放射性和毒性，使用它們作為核燃料，不管再怎么強(qiáng)調(diào)操作的安全性，終究是一個(gè)可能爆發(fā)的隱患。

于是，全球一直在尋求能夠替代鈾的“清潔”核燃料。這看似不搭邊的兩個(gè)事物，還真被人類給找到了，它就是釷。釷是一種具有微弱放射性的錒系金屬，作為核燃料的它，具備很多特有優(yōu)勢(shì)：

一、安全系數(shù)高。

釷最穩(wěn)定的同位素釷-232，半衰期長達(dá)140億年，放射性大大低于鈾，衰變時(shí)釋放的α射線甚至無法穿透人類皮膚的表層。

而且，液態(tài)氟化釷反應(yīng)堆的技術(shù)也更安全，它的運(yùn)行環(huán)境是常壓高溫，不會(huì)出現(xiàn)像福島核電站那樣發(fā)生氫氣爆炸事故。同時(shí)，它也不會(huì)出現(xiàn)高溫?zé)龤У那闆r，釷反應(yīng)堆底部的冷凍塞會(huì)自動(dòng)檢測(cè)溫度，超過一定限制就自動(dòng)融化，讓釷燃料熔鹽全部流入應(yīng)急儲(chǔ)存罐中，緊急停止反應(yīng)。冷卻劑氟化鹽雖然有毒，但是遇冷就會(huì)凝固，不存在泄露的危險(xiǎn)。

釷反應(yīng)堆

二、熱轉(zhuǎn)換效率高。

鈾在進(jìn)入反應(yīng)堆之前需要經(jīng)過高濃縮，但釷是可以直接利用的核燃料。不僅如此，液態(tài)釷燃料流進(jìn)堆芯之后發(fā)生裂變反應(yīng)，產(chǎn)生的熱能能被自身吸收，流出堆芯后再次重返臨界狀態(tài)，能夠?qū)崿F(xiàn)循環(huán)利用。

1噸釷產(chǎn)生的效率能抵得上200噸鈾，相當(dāng)于約350萬噸煤炭。用諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者的卡洛·盧比亞的話來說：一塊拳頭大小的釷金屬，能為倫敦供電一星期。

熱轉(zhuǎn)換和循環(huán)過程

三、釷基熔鹽堆的“副業(yè)”——制氫和清潔甲醇生產(chǎn)。

釷基熔鹽堆不僅僅能發(fā)電，還能利用它進(jìn)行清潔化工生產(chǎn)，其中又以高溫制氫和清潔制甲醇為主。

釷基熔鹽堆能提供大量的廉價(jià)電力和工業(yè)熱能，能夠通過高溫電解水蒸氣制造氫氣，大大降低了現(xiàn)有制氫技術(shù)的成本，可以一定程度緩解中國燃?xì)饩o缺的現(xiàn)狀。

而有了以上氫氣的供應(yīng)，就可以同時(shí)用清潔的二氧化碳加氫制造甲醇。不僅可以將二氧化碳變廢有用，比起現(xiàn)有的制甲醇法還更加環(huán)保。

高溫制氫

四、資源豐富。

如果按照國際通用算法，未來核電規(guī)模會(huì)增長到現(xiàn)在的數(shù)倍，可用的鈾-235礦將在40年內(nèi)用盡，剩下的絕大多數(shù)是無法利用的鈾-238。

但是，世界上釷的儲(chǔ)存量卻是鈾的4倍，和鉛差不多普遍，而且礦藏中大部分是可用的釷-232，預(yù)計(jì)可以供應(yīng)人類數(shù)千年的電力。

釷金屬

中國和印度，誰的優(yōu)勢(shì)更大？

現(xiàn)在，中國憑借著甘肅的釷燃料反應(yīng)測(cè)試堆成功走在了世界的前列，但同時(shí)不可忽視的還有一個(gè)國家——印度。

印度或許是世界上最熱衷于釷燃料發(fā)電的國家，他們的處境和中國些類似，都是“貧鈾”國家，如果要和那些已經(jīng)興起了鈾燃料核電的國家，比如日本，來比拼，注定是占不到什么優(yōu)勢(shì)的。

印度民眾對(duì)核能的支持

而且印度比起中國的電力還要貧乏，中國至少還有豐富的煤炭資源可用，但印度的燃煤質(zhì)量卻非常差，這讓他們對(duì)于核電新能源的需求比中國更迫切。

印度雖然貧鈾，但卻是一個(gè)富釷國家，釷礦的儲(chǔ)量能夠達(dá)到30萬到85萬噸，是全球蘊(yùn)藏量的約1/4，他們利用這個(gè)優(yōu)勢(shì)，從上世紀(jì)開始就不斷設(shè)計(jì)加壓重水反應(yīng)堆（PHWR）。近幾年，他們國產(chǎn)的PHWR已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)單個(gè)核容量達(dá)到 700MW，其研究時(shí)間達(dá)到了30年以上，和中國差不多，因此印度人說話也算有了點(diǎn)底氣。

印度重資建造的重水反應(yīng)堆，位于印度南部卡納塔卡邦境內(nèi)的凱加核電廠

但他們的核電技術(shù)其實(shí)并非真正的第四代清潔核能，而是采用釷作為“增值性材料”，讓釷-232吸收中子變?yōu)殁?233，原理的新舊很難界定，所以印度至今也不敢自稱跨入了第四代核能技術(shù)。

相比之下，中國發(fā)展的釷基熔鹽堆（TMSR）則是真正的第四代技術(shù)，而且是六種堆型中最主要的反應(yīng)堆技術(shù)。這種技術(shù)的基礎(chǔ)原理是利用釷-232的增值產(chǎn)生釷-233，利用“雙流閉環(huán)連續(xù)運(yùn)行系統(tǒng)”來實(shí)現(xiàn)原料的循環(huán)利用。

除此之外，從這種釷反應(yīng)堆中產(chǎn)生的錒系元素廢料，壽命遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于鈾反應(yīng)堆所產(chǎn)生的，危害從幾萬年降到了幾百年。

而且，中國也有著不輸給印度的釷儲(chǔ)量，我國目前已經(jīng)探明的釷礦在30萬噸以上，光是白云鄂博礦區(qū)的釷礦就可以支撐中國的能源需求上千年。

白云鄂博礦區(qū)

中科院也看中了這些豐富的儲(chǔ)量，在2018年定址甘肅，并組建了超過700人的研究團(tuán)隊(duì)，旨在讓這第一個(gè)反應(yīng)堆成為“能夠開戰(zhàn)大量研究的試驗(yàn)平臺(tái)”，不僅是為中國所用，同樣是為世界所用。

有很多外國科學(xué)家表示，他們將從這里獲得很多新的科學(xué)認(rèn)知，并且對(duì)成功抱有很高的希望。國際的態(tài)度，和中國的嚴(yán)謹(jǐn)也是分不開的。不僅是熔鹽反應(yīng)堆，中國對(duì)6種有前景的反應(yīng)堆技術(shù)都制定了計(jì)劃，包括用鉛、用鈉冷卻的堆型，最后才敲定這種核廢料清潔的核反應(yīng)堆。

中科院上海應(yīng)用物理所的設(shè)計(jì)規(guī)劃圖

釷反應(yīng)堆的優(yōu)越已經(jīng)顯而易見，可是為什么現(xiàn)在才被重視起來？其實(shí)釷早在上世紀(jì)60年代就被美國研究過了，但那時(shí)卻沒能把它發(fā)展下去。

當(dāng)時(shí)美國正在和蘇聯(lián)進(jìn)行冷戰(zhàn)，兩國都卯著勁想要增強(qiáng)自己的武器儲(chǔ)備，美國明面上是發(fā)展核電，其實(shí)私心是想利用核電的廢料——钚-239制造核武器。而釷燃料過于“無害”，裂變循環(huán)產(chǎn)生的副產(chǎn)品是鏷-233，不符合美國的預(yù)期，因此這個(gè)偏向民用的計(jì)劃很快只能被迫下馬。

幾十年后，人類舍棄了戰(zhàn)爭的私心，重新考慮起這種相對(duì)清潔的核能源，才發(fā)現(xiàn)它的優(yōu)越所在。不過，鈾核電發(fā)展了那么多年，現(xiàn)在突然要轉(zhuǎn)到釷的方向，國際上是非常缺少相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈的。

一座核電反應(yīng)堆不只是它本身，更代表了一套完整的核工業(yè)系統(tǒng)。就拿釷基熔鹽堆技術(shù)來說，它燃燒過后，會(huì)產(chǎn)生名叫二氧化釷的廢料，這種廢料的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，所以需要在廢料中引入少量的硝酸和氟化氫讓它溶解，這樣必定會(huì)加劇廢料的腐蝕性，需要尋找新的材料來盛裝。

不止是燃料保存問題，燃料的材質(zhì)、反應(yīng)堆的結(jié)構(gòu)、熱力穩(wěn)定性、如何換料等等都是全新的課題，沒有任何國際經(jīng)驗(yàn)可供參考。

因此，我國和印度還都在摸索的路上，誰能先突破這些瓶頸，誰就能走在世界前沿，作為第一個(gè)將釷反應(yīng)堆商用的國家，極大改變世界的能源局勢(shì)。

在此，我先給中國押上一票，畢竟大話誰都會(huì)說，拿出實(shí)績才是硬道理！