近期國內(nèi)的一研究團(tuán)隊公布了一個商用核反應(yīng)堆的設(shè)計方案，預(yù)計這將是世界上第一個不需要水進(jìn)行冷卻的核反應(yīng)堆。該系統(tǒng)可以在偏遠(yuǎn)的沙漠地區(qū)建造，為人口更密集的地區(qū)提供電能。

1.在沙漠地區(qū)發(fā)電的新清潔能源，還能為軍艦提供動力

由液態(tài)釷而非鈾提供動力的熔鹽反應(yīng)堆也比傳統(tǒng)反應(yīng)堆更安全，因為一旦發(fā)生泄漏，熔融釷會迅速冷卻和固化，從而減少向環(huán)境中散發(fā)的輻射。

第一個商業(yè)反應(yīng)堆的建設(shè)工作將于2030年完成，政府計劃在中國中部和西部的沙漠和平原上建設(shè)幾個反應(yīng)堆，同時也可能考慮為一些簽署了“一帶一路”倡議的國家建造這些反應(yīng)堆。與鈾不同，釷不能用于制造核武器。

上海應(yīng)用物理研究所的嚴(yán)銳教授及其同事上周在中國期刊《核技術(shù)》上發(fā)表的一篇論文中寫道，“小型反應(yīng)堆在效率、靈活性和經(jīng)濟(jì)性方面具有顯著優(yōu)勢。它們可以在未來向清潔能源的過渡中發(fā)揮關(guān)鍵作用”。

熔鹽反應(yīng)堆項目的一個重要推動因素是，中國計劃將在2060年前實現(xiàn)碳中和。根據(jù)官方計劃，人口稀少的西部的反應(yīng)堆，再加上風(fēng)力和太陽能發(fā)電廠，將為人口密集的東部地區(qū)提供清潔、穩(wěn)定的電力供應(yīng)。該技術(shù)還可以為中國航母和潛艇等軍艦提供新能源。

釷基熔鹽反應(yīng)堆(左下)將與風(fēng)能和太陽能發(fā)電廠等可再生能源合作，生產(chǎn)清潔、穩(wěn)定的能源。圖源：中國科學(xué)院

2.中國引領(lǐng)全球熔鹽堆研發(fā)，可為10萬居民提供電力

熔鹽反應(yīng)堆具有多用途、體積小和高度靈活的優(yōu)點，它和小型反應(yīng)堆一樣容易設(shè)計。近年來，小型熔鹽反應(yīng)堆的潛力引起了國際社會的關(guān)注。

反應(yīng)堆以液態(tài)鹽而不是固體燃料棒為動力的概念在20世紀(jì)40年代就已經(jīng)出現(xiàn)了，在隨后的10年里，美國開始了一項實驗計劃，用這種技術(shù)制造一架轟炸機(jī)。上世紀(jì)60年代，美國建造了一座設(shè)施以測試該技術(shù)的發(fā)電能力，而法國、前蘇聯(lián)和日本等國家也啟動了類似項目。

不過這些早期的項目都失敗了，因為它們無法解決管道因被放射性熔鹽腐蝕而容易破裂等問題。但科學(xué)家們從這些實驗中學(xué)到了很多，近年來，國內(nèi)該領(lǐng)域的研究人員得到了政府的穩(wěn)定支持。

2011年，中國批準(zhǔn)在甘肅省沙漠城市武威建造釷基熔鹽堆核能系統(tǒng)(TMSR)原型。與此同時，來自全國各地的研究團(tuán)隊被動員起來，以解決那些讓之前的嘗試失敗的技術(shù)問題，比如開發(fā)一種合金，可以在近1000攝氏度的溫度下承受釷鹽輻射。

盡管該項目去年因疫情的原因落后于計劃，但TMSR的建設(shè)工作將于下月完成，設(shè)備的試運行最早可能于9月開始。雖然原型機(jī)只能產(chǎn)生2兆瓦的能量，但如果它成功了，這將是該理論第一次被付諸實踐。

由嚴(yán)和他的同事設(shè)計的商用反應(yīng)堆可以產(chǎn)生高達(dá)100兆瓦的電能，雖然比鈾反應(yīng)堆還小，但仍足以為一個擁有10萬居民的現(xiàn)代居民區(qū)提供電力。

它比傳統(tǒng)的核技術(shù)更安全，因為一旦發(fā)生事故，熔鹽會落入地下容器。研究小組寫道：“由于它的熔點很高，熔融鹽將迅速冷卻和凝固，而不會直接釋放固體和液體的流出物，從而防止放射性進(jìn)一步擴(kuò)散到環(huán)境中?！?/p>

建立熔鹽反應(yīng)堆另一個原因是，中國擁有世界上最大的釷儲量。釷是一種銀質(zhì)金屬，放射性較弱。根據(jù)一些計算，它足以滿足中國至少2萬年的能源需求。相比之下，中國的鈾儲量在所有有核能力的國家中是最低的，鈾短缺可能會影響中國的能源安全。