能源作为一种重要的战略资源,对于国家来讲意义重大。
而在国际上还在为能源枯竭和核安全焦虑时,中国西北的甘肃武威,一座看似不起眼的实验堆正悄然改变游戏规则。
我国攻克了世界难题,抢先美国建造“无限能源”,就连专家也表示,足够中国用2万年。
究竟是怎么回事?中国攻克了什么难题?
解锁2万年的能源密码
很少有人知道,在这项突破之前,中国核电曾长期卡在一个致命瓶颈里,那就是铀资源。
全球核电站 95%都得烧铀,但中国已探明的铀矿仅占全球 2%,每年要花天价从澳大利亚、哈萨克斯坦进口维持核电站的运行。
而2011 年日本福岛核事故后,全球铀价一年内暴涨 300%。当时国内好几座刚建成的核电站被迫停机待命,那种能源安全被别人攥在手里的焦虑,至今想想还会冒冷汗。
就在大家为铀资源犯愁的时候,内蒙古白云鄂博矿区的一次地质勘探,意外撞开了另一扇能源大门。
地质学家在开采稀土的过程中,发现矿区里伴生的钍金属储量居然超过 100 万吨。这个数字有多惊人?
相当于中国现有铀资源的 40 倍,按现在的能源消耗算,足够支撑全国 6 万年的用电需求!
而且这种银灰色的金属特别 “温和”,放射性只有铀的 1/100,矿工开采时根本不用穿那种笨重的铅防护服,安全性比铀矿高太多。
不过钍有个特点,得经过中子照射才能转化成能裂变的铀 - 233,不然没法当核燃料用。
但巧就巧在,中国当时已经有了全球最先进的中子源设备。
中科院上海应用物理研究所研发的 ADS 嬗变系统,这套系统能精准控制中子束流的强度,就像给钍装上了 “点火开关”,能把原本没用的钍,变成能发电的 “超级燃料”。
但要让钍在反应堆里稳定燃烧,还有个大难题就是要用熔盐冷却。
这种用来溶解核燃料又当冷却剂的氟化物盐,被业内称为 “魔鬼之盐”,因为它要在 1000℃的高温下工作,还得扛住强辐射和强腐蚀,三个难题凑在一起,难住了西方半个世纪。
其实在研究熔盐的这条道路上,美国比我们要早得多。当时,美国橡树岭国家实验室早在上世纪 60 年代就建过钍基熔盐实验堆,也验证了技术可行。
可惜就是解决不了哈氏合金被熔盐腐蚀的问题,再加上当时美苏冷战,美国把精力都放在核武器上,最后只能把实验堆拆了,所有技术资料都封进了档案馆。
那时候中国其实也试过研究熔盐堆,后来也因为技术跟不上停了。
但转机出现在 2011 年,中科院徐洪杰团队重新启动这个项目,刚一开始就撞上了美国当年的死胡同——材料腐蚀。
更坑的是,团队在上海张江实验室翻美国公开的技术资料时,发现里面关键的熔盐成分参数被刻意改了,等于之前的研究方向全错了。
“没办法,只能自己从头测。” 徐洪杰团队花了五年时间,每天泡在高温实验室里,一点点调整镍、铬、钼的比例,最后研发出 GH3535 合金。
这种材料在 1000℃的熔盐里泡 1000 小时,腐蚀速率只有 0.01 毫米 / 年,比美国当年最好的材料性能还高 3 倍。
不光是金属,反应堆里的核石墨也得耐住熔盐浸渗,团队又自主研发出 NG-CT-50 石墨,防浸渗能力比进口的强 2 倍,彻底解决了两个核心难题。
2023 年 10 月 11 日那天,这个难倒美西方科学家半个世纪的项目,最终还是被我国攻克了!
而且,这个熔盐回路的密封性做到了每小时泄漏量小于 1 微克,这是什么概念?
相当于一个矿泉水瓶的熔盐,要漏完得几万年,就算发生地震,反应堆里的熔盐会自动冷却凝固,根本不会有泄漏风险。
这熔盐,真的是个好东西!
而且,传统核电站建造必须需要大量的水,所以只有沿海地区才能建。但这个熔盐堆不需要大量的水,也可以稳定运行。这意味着以后在沙漠戈壁里也能建核电站!
除此之外,我国目前规划,到2035年建成5-10座商用钍基熔盐堆。这下岗位也多了,能带动不少人就业,比如高端装备制造、材料科学、化工这些行业都能发展起来。
更深远的影响在国际政治层面。当中国实现能源自主,那些曾以铀资源为筹码的国家将失去谈判优势。而 "一带一路" 沿线国家,正翘首以盼中国的 "能源魔方"。
毕竟,谁不想在自家沙漠里建个永不枯竭的发电厂呢?
从上海光源到武威反应堆,16 年磨一剑的征程证明:真正的技术突破,往往始于对核心技术的执着坚守,成于对产业生态的系统构建。
当液态熔盐在反应堆中流淌,那跃动的橘红色光芒,不仅是能源自主的希望,更是中国科技自立自强的宣言!
参考信息:
第四代核电技术代表 钍基熔盐堆重塑能源结——金融界2025-06-24
中国即将开建全球首座钍基熔盐堆核电站——俄罗斯卫星通讯社
自主第四代先进核能研发迎重要节点:甘肃钍基熔盐实验堆获运行许可——澎湃新闻记者 杨漾
中国的稀土有多重要?系战略性资源 万万不能再 贱卖了——环球时报2019-05-22
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