中國之聲：世界唯一！這座核能系統(tǒng)坐落在我國西部戈壁

第四代先進核能系統(tǒng)中，有一種是熔鹽堆，它以高溫熔鹽作為冷卻劑，具有固有安全、無水冷卻、常壓工作和高溫輸出等優(yōu)點。由中國科學院上海應用物理研究所牽頭建成的 2兆瓦 液態(tài)燃料 釷基熔鹽實驗堆，首次實現釷鈾核燃料轉換，在國際上首次獲取釷入熔鹽堆運行后實驗數據，成為目前國際上唯一運行并實現釷燃料入堆的熔鹽堆。

這座實驗堆的建成，初步證明了熔鹽堆核能系統(tǒng)利用釷資源的技術可行性，進一步鞏固了我國在國際熔鹽堆研究領域的引領地位。近日，記者走進這座核設施，帶您一起揭開新一代核能系統(tǒng)的神秘面紗。相比于其他核系統(tǒng)，釷基熔鹽堆核系統(tǒng)有什么特別之處？它的建成將為我國核能發(fā)展開辟怎樣的新局面？

什么是釷基熔鹽堆核能系統(tǒng)？我們可以拆開理解，這個系統(tǒng)，以熔鹽作為冷卻劑，以釷這個自然資源作為核燃料，不僅能發(fā)電還能實現核能的綜合利用。中國科學院上海應用物理研究所所長戴志敏道出了其最顯著的特點。

戴志敏：有一種說法是釷基熔鹽堆是一種沒有核廢料的核電站，產生的核廢料就放在那地方自然衰變，300年過后就是所謂的衰變?yōu)樽匀凰健?/p>

2011年，中國科學院上海應用物理所接到一項光榮而艱巨的任務——釷基熔鹽堆核心技術能力發(fā)展和2兆瓦液態(tài)燃料釷基熔鹽實驗堆研發(fā)。于是，56歲的徐洪杰老所長和41歲的戴志敏帶領團隊從上海光源轉向這一全新領域，從“零基礎”開始攻關。歷經數年，團隊攻克了實驗堆設計、關鍵材料與設備研制、安裝與調試及堆安全等方面的技術難題，實現了核心材料、裝備與技術從實驗室研發(fā)到實驗堆工程驗證的重大跨越，關鍵核心設備100%國產化，釷基熔鹽堆相關技術產業(yè)鏈的雛形在我國已經基本形成。

受福島核事故影響，原定的實驗堆場址已不可行，他們需要重新選址。而作為科研用途為未來打基礎的實驗堆，它的效益還不能馬上顯現。戴志敏說，團隊跑遍沿海地區(qū)，沒有一處接受。

戴志敏：我們在沿海地帶找不到，后來我們落地在甘肅。不幸中的萬幸，它的好處也是（明顯的）。我們實驗堆它是高溫的、常壓的，可以用很少的水，又是安全的。那么我們建在甘肅武威，可以建在干旱地區(qū)，特別是風電光伏都在西部，將來可以作為它的集合能源。

就這樣，從繁華的大都市到荒涼的戈壁，團隊經年“駐守”西部，在一片荒漠上建起了我國第一座釷基熔鹽堆核能系統(tǒng)。

記者：我們現在要進入核裝置的輻射區(qū)，所以現在整個都是防輻射的打扮。

進入核設施內部，所有人員必須戴頭套、腳套、口罩，穿上防護服，以防止不慎被放射性沾染。在燃料預處理間，中國科學院上海應用物理研究所熔鹽化學工程技術部副主任湯睿告訴記者，核反應堆的燃料配置要極為精確。

湯睿：我們反應堆跟原子彈區(qū)別在于我們能不能精確控制，控制不了的就是原子彈，控制得了的就是反應堆。那控制主要靠什么？靠精確稱量，燃料必須一點點加。這個就是我們在精確稱燃料的過程，我們保證萬無一失，我們要幾個點：一個人操作，一個人記錄，一個人監(jiān)控，然后到裝料區(qū)我們還把數據去核對，一致以后才能加料。

反應堆大廳

配置好的核燃料下一步便來到反應堆大廳，這里是整個系統(tǒng)的核心，也是核輻射量較重的區(qū)域之一。

中國科學院上海應用物理研究所黨委書記、副所長 李晴暖：這個區(qū)域，人一天可以在里面待8個小時，在里面工作一個小時或兩個小時。檢修的時候人才能進去。現在我們反應堆停了，所以是安全的，大家能進去。

記者：現在我們要去的就是核輻射量更高的地方，是橙色的區(qū)域。

李晴暖：我們的反應堆就在這里地下負14米到負8米之間。

反應堆芯

2022年1月28日，李晴暖清晰地記得這個日子。這一天，反應堆芯從高處緩緩進入地下坑中，標志著設備核心部分安裝完成。

李晴暖：這是我們把反應堆堆芯建在地下的一個堆型，為什么要建在地下？因為常規(guī)的水堆，它的燃料水很容易跟地下的水進行交互，影響地下水。我們用熔鹽，熔鹽一旦冷卻后，它非常穩(wěn)定，不太會跟水進行交換，進入到水環(huán)境。所以我們把它建在地下。建在地下還有一個防恐怖襲擊，整體上是非常安全的。常壓運行、無水冷卻，這個堆的優(yōu)勢都體現在這8個字里面。

2024年10月，實驗堆完成世界上首次熔鹽堆加釷實驗，在國際上率先建成熔鹽堆和釷鈾循環(huán)研究平臺，為國際上率先實現釷基熔鹽堆的工業(yè)應用奠定了基礎。

我國鈾資源依賴進口，釷資源相對豐富。中國科學院上海應用物理研究所總工程師余笑寒透露，目前，科研團隊正圍繞加釷后的關鍵科學問題開展系統(tǒng)研究。

余笑寒：我們第一步是先加5公斤的釷，下一步準備在2027年加入大約30~50公斤的釷，這樣的話，釷和鈾的比例達到大概1:5、1:6這種程度了。將來我們的研究堆要放到1:1，未來的工業(yè)示范堆可能要放到反過來變成5:1，釷在里面占大多數。

材料蠕變實驗

在中國科學院上海應用物理所上海嘉定園區(qū)的實驗室內，針對釷基熔鹽堆下一步升級的各類材料研制正在緊鑼密鼓地進行中。上海應物所材料研究部主任黃鶴飛帶著記者走進檢測材料應力的蠕變實驗室。用于核系統(tǒng)的重要材料在這里要歷經長時間、超高溫的拉伸考驗。

黃鶴飛：我們總共布了有24臺蠕變試驗機，能夠測的溫度范圍從550度到800度。這個蠕變是什么概念？就是這個材料在長時間服役過程中，在高溫下，即使有很小的一個力，也會導致這個材料發(fā)生變形發(fā)生失效，所以我們主要是要測它這一個性能。在這里最長的我們可能要超過10萬小時才能結束，樣品才會拉斷。我們拿到這個數據之后，再根據工程上做三倍的外推，這樣的話假定我們做到10萬個小時，我們就可以得到30萬個小時之后它的服役性的數據，這樣大概能夠涵蓋一個反應堆設計壽命40年。

給材料做“B超”——缺陷檢測

在另一個實驗室里，被焊接的材料還要進行缺陷檢測。上海應物所熔鹽機械工程技術部主任李志軍表示，焊接處必須沒有任何缺陷，兩塊拼起的材料如一塊材料一般渾然天成，才能過關。

李志軍：這塊板子里面的焊接所產生的每一個小的缺陷，他們都會檢查出來，檢查出來和標定以后再反饋給焊接的工作人員，他們把缺陷挖出來以后再重新焊接，能定位出缺陷的高度、深度、尺寸、形狀。

戴志敏所長

2兆瓦釷基熔鹽實驗堆的建成只是個開端。戴志敏透露，下一步，他們將通過與國家電力投資集團等能源領域領軍企業(yè)深度合作，共建釷基熔鹽堆產業(yè)鏈和供應鏈，為國家提供安全可靠的釷基能源發(fā)電新路徑。

戴志敏：和央企一道合作，我們做創(chuàng)新鏈，他們做產業(yè)鏈，深度的長期合作，能夠盡快地把這個釷基熔鹽堆成熟轉產業(yè)化，能夠商業(yè)化，能夠推廣，能為“雙碳”，能為國家能源安全，能為人類共同繁榮作出貢獻。

余笑寒表示，團隊下一個沖擊的目標是，到2035年建成百兆瓦級釷基熔鹽堆示范工程并實現示范應用。

余笑寒：我們發(fā)展釷基核能的目標，最終還是為了發(fā)電。當然長期來說，我們要實現完全的釷鈾循環(huán)，要實現釷鈾增值，就是可以擺脫對鈾235的依賴。這樣的話，我們中國的核能發(fā)展的自由度就大大拓展了。

監(jiān)制｜王磊 陳秉科

記者｜朱敏

協(xié)調｜王妍

攝像｜高德強 王曉靜 何成裕

視頻制作｜劉玉良

新媒體編輯｜章宗鵬