釷,這種化學符號為Th的放射性元素,雖與稀土金屬常伴生于礦脈中,卻并非稀土家族成員。作為錒系金屬,其原子結構與化學性質與稀土差異顯著。在稀土開采過程中,釷常作為“副產品”被分離出來。隨著稀土提煉技術的進步,釷的產量逐漸提升,但其價值長期被低估——直到人們發現它可通過核反應轉化為鈾-233,成為核能的“潛力股”。
釷基熔鹽堆的核心原理,是通過釷-232吸收中子逐步轉化為鈾-233,再利用鈾-233的裂變釋放熱能。這一過程將液態氟化鹽加熱至高溫熔鹽狀態,通過換熱器產生蒸汽驅動汽輪機發電。盡管能量轉化本質仍是“燒開水”,但其能量密度遠超傳統核能:1噸鈾釷混合燃料的能量,相當于200噸鈾或350萬噸煤,發電成本可低至每度0.1元,規模化后甚至有望降至5分錢。
中國在這一領域的突破始于甘肅武威。2021年,2兆瓦液態燃料釷基熔鹽實驗堆主體工程完工;2023年實現首次臨界反應;2024年滿功率運行;2025年11月,成功完成釷鈾核燃料轉換,標志著項目全面成功。這一成果背后,是超過90%的國產化率,以及核心設備100%自主化的技術實力。例如,上海電氣與東方電氣聯合研發的反應堆壓力容器,浙富控股提供的控制棒驅動機構,均達到國際領先水平。
安全性能是釷基熔鹽堆的另一大優勢。其底部設計的冷凍塞安全閥,可在系統過熱或停電時自動熔化,使液態核燃料通過重力流入地下應急罐,無需人工干預即可終止反應。這一設計徹底杜絕了類似福島核事故的風險。反應堆運行時可產生650-700℃高溫余熱,除發電外,還可用于制氫、化工生產高溫工藝熱及城市供暖,甚至與太陽能、風能形成互補系統,提升電網穩定性。
中國大力發展釷基熔鹽堆的深層動機,源于對能源安全的戰略考量。作為曾經的“貧鈾國”,中國2009年探明鈾儲量僅17.4萬噸,年產量不足1800噸,80%依賴進口。近年來,國際地緣沖突導致鈾價波動,供應鏈風險加劇。盡管通過“國鈾一號”項目及海外參股鈾礦等措施緩解了部分壓力,但釷資源的開發才是破解“鈾焦慮”的關鍵。中國釷儲量超100萬噸,占全球70%,足以支撐千年能源需求。釷基熔鹽堆的商業化,不僅將實現鈾資源自主,更可能推動“釷能源共同體”的形成,引領第四代核電技術全球標準。
據高盛預測,到2035年,全球釷基熔鹽堆市場規模將達1.5萬億元,中國憑借技術優勢有望占據60%以上份額。從甘肅武威的實驗堆到國家能源局計劃的商業堆建設,中國正以“技術集群”模式加速推進這一領域。上大股份的耐高溫鎳基合金、華菱鋼鐵的核電鋼、久立特材的高溫合金無縫管……上百家企業的技術結晶,共同鑄就了這套“釷基萬龍甲”。當釷能時代開啟,中國不僅將擺脫能源掣肘,更將在全球能源版圖中占據核心位置。











