全球首个钍基熔盐实验堆在甘肃武威成功运行：中国第四代核能技术的重大突破
近日，由中国科学院上海应用物理研究所主导建设的甘肃武威钍基熔盐实验堆（TMSR-LF1）取得里程碑式进展。该堆成功实现“点火”并首次完成“钍—铀”核燃料转化，成为全球首个实现钍铀燃料循环在堆内闭环运行的实验堆。这标志着中国在第四代先进核能系统领域实现了从基础研究、工程技术到系统集成的全面突破，为构建清洁、高效、安全的未来能源体系奠定了关键基础。
一、技术领先：全球首个实现“钍—铀”转化
钍基熔盐堆是国际核能界公认的第四代先进裂变核能系统之一。甘肃武威实验堆采用液态燃料设计，将钍基燃料与熔盐冷却剂合二为一，在高温常压下稳定运行。
该堆的核心突破在于成功验证了“钍—铀”燃料循环的工程可行性。自然界中钍‑232本身不是易裂变材料，但在堆内吸收中子后可转变为铀‑233，进而发生链式裂变反应。武威实验堆首次在真实反应堆环境中完成了这一转化过程，并实现了铀‑233的原位裂变产能。这标志着中国已掌握从钍资源利用、熔盐燃料制备、反应堆设计到燃料再处理的完整技术链条，形成了完全自主的知识产权体系。
二、安全性优势：常压运行与固有安全
与传统压水堆相比，钍基熔盐堆在安全性上具有本质提升：
常压运行
熔盐在约600–700℃高温下仍保持常压状态，无需厚重压力容器，从根本上消除了高压系统可能引发的爆炸或泄漏风险。
高负温度系数
当熔盐温度升高时，反应性自动下降，具备物理层面的自稳特性，无需依赖外部控制系统即可实现功率调节。
被动停堆机制
堆芯底部设有应急排盐通道。一旦出现异常，熔盐可自动排入独立的应急储存罐，使裂变反应立即终止，彻底避免了堆芯熔毁的可能。
这些设计使钍基熔盐堆在事故耐受性和系统可靠性方面明显优于传统核电站。
三、技术难点：材料、化学与在线处理的三大挑战
钍基熔盐堆在带来诸多优势的同时，也面临严峻的技术挑战，中国团队在这些关键难题上取得了实质性突破：
高温熔盐腐蚀与材料抗性
熔盐在高温下具有强腐蚀性，对堆芯结构材料（如镍基合金、核石墨）要求极高。中国科学院自主开发了特种镍基合金（GH3535系列）和抗腐蚀涂层技术，成功解决了长期运行中结构材料与熔盐的相容性问题。
熔盐化学稳定性与燃料循环
液态燃料中钍、铀、裂变产物的化学形态复杂，需精确控制熔盐的氧化还原电位，防止燃料沉淀或腐蚀加剧。实验堆建立了完整的熔盐化学在线监测与调控系统，保障了燃料循环的长期稳定性。
在线燃料处理与后处理
钍铀循环要求对熔盐中的裂变产物进行在线去除，并实现铀‑233的分离与再循环。这是全球核燃料后处理领域公认的高难度课题。中国自主设计并验证了小型化的在线燃料处理装置，为未来商业化堆的燃料循环利用奠定了基础。
这些核心技术的突破，使中国成为目前全球唯一全面掌握液态燃料钍基熔盐堆完整技术链条的国家。
四、与第四代堆型的对比：差异化优势
钍基熔盐堆是第四代核能系统六种候选堆型之一，与其他几种主要堆型相比，展现出独特的差异化优势：
相比之下，钍基熔盐堆在安全性（常压+被动安全）、资源利用（钍资源丰富） 以及多场景适应性（小型化、模块化） 等方面具有综合优势，尤其适合中国钍资源丰富、西北干旱缺水的国情特点。
五、战略意义：保障能源安全与绿色转型
中国是钍资源储量大国，长期以来钍未被有效利用。钍基熔盐堆的突破使这一战略资源具备了规模化转化为清洁能源的条件，对保障国家能源安全具有深远意义。
与此同时，钍铀循环产生的长寿命高放废物远少于传统的铀钚循环，放射性废物处理压力显著降低，符合绿色、可持续的发展方向。
此外，熔盐堆具备小型化、模块化、布局灵活的特点，尤其适合在干旱地区（如中国西北）建设，并可拓展至高温制氢、工业供热、海水淡化等非电应用领域，有望成为未来多能互补能源体系的重要支撑。
六、未来展望：从实验堆走向产业化应用
甘肃武威钍基熔盐实验堆的成功运行，使中国在第四代核能技术竞争中占据先机。当前，该堆主要用于技术验证与运行数据积累，后续将在此基础上推进更大功率的商业示范堆建设。
按照发展规划，中国有望在2030年前后建成兆瓦级以上的钍基熔盐堆示范工程，并逐步推动其在能源、化工、工业供热等领域的商业化应用。此举将有效提升中国核能产业的多元化水平，并与光伏、风电等可再生能源形成协同，助力实现“双碳”目标。
结语
甘肃武威钍基熔盐实验堆的成功，不仅是核能技术层面的重大跨越，更代表了中国在面向未来的能源科技竞争中，正由“追赶者”向“引领者”转变。它既展现了中国在高性能核能系统上自主创新的能力，也为全球清洁能源发展提供了一条兼具安全、高效与可持续性的新路径。
