够中国用2万年！我国攻破世界级难题，抢先美国建造“无限能源”
在甘肃武威城外的戈壁腹地，有一座外形不甚起眼的银灰色厂房，大约二十七米高，从远处看跟普通的化工车间没什么两样。
可只要走近去看，你会发现它既没有腾腾直上的白烟，也没有向外汩汩流走的冷却水。
真正让全世界核能圈都盯着这座建筑的，是里面那口大“锅”。锅里没有煮饭，煮的是七百摄氏度上下的液态熔盐，熔盐当中溶着一种银亮色的金属，叫做钍。
一句话概括眼前这件事的分量，诺贝尔物理学奖得主卡罗·卢比亚曾表示，钍资源可保证中国约两万年的电力需求。
被外界冠以“世界级难题”标签的钍基熔盐堆，究竟难在哪里，中国又是怎么一步步啃下这块硬骨头的？
一、废渣翻身，戈壁滩藏着一副底牌
在内蒙古包头以北，白云鄂博矿区的重型运矿车依旧每天来来回回。工人们脚下那些灰扑扑、看着毫不起眼的碎石块，其实就是钍矿。
放在几十年前，这玩意儿几乎等同于“下脚料”，稀土提炼完剩下的伴生渣，堆在尾矿库里，白送给人家都嫌占地方，因为分离难、放射性又不好处理，下游没有对得上号的用处。
时移世易，随着钍基熔盐堆技术从实验室走到工程验证阶段，这堆过去被冷落的沙土，一下子变身成了压箱底的战略资源。
翻一下公开的资料就能明白其中的分量：中国稀土学会等机构汇总的数据显示，我国已探明钍工业储量约28万吨，仅次于印度，位居世界第二。
换句话说，采稀土的时候顺手就把钍带出来了，边际分离成本被压得很低，这在全球范围内几乎是独一份的组合。再算一笔更直观的账。
业内通行的换算口径是，一吨钍在核能利用体系里能释放的电量，抵得上大约三百五十万吨煤的燃烧当量。倘若把国内储量全部投入发电，理论上足够十四亿人口用两万年。
有意思的是，钍在地壳里其实并不稀罕，丰度大约是铀的三到四倍，印度的独居石海砂、挪威的岩层、澳大利亚的部分矿脉里都有它的身影，只不过像中国这样“稀土矿旁边顺手就能捡到”的富集组合，其他国家还真找不出第二处。
二、火候之道，把高压锅换成慢炖罐
而传统的压水堆核电站，你可以把它想象成一口时刻绷得死紧的巨型高压锅。堆芯依靠加压的循环水把裂变热带出来，冷却水回路一旦发生意外，就有可能酿成类似福岛那样的严重事故。
钍基熔盐堆走的是另一条路，它索性把核燃料从坚硬的陶瓷块状换成了流动的液态盐，将钍溶在氟化锂、氟化铍这类熔融盐里，让燃料本身在近似常压的管路中缓缓循环。
烹饪打个比方的话，从“高压锅焖”改成了“砂锅慢炖”。
安全设计里有一处特别巧的构思，工程师给它起了个直白的名字叫“冷冻塞”。反应堆最底下有一段用外部制冷装置维持在低温固态的盐塞子，充当整个系统的最后一道被动屏障。
真到堆芯温度飙升，或者外部电源突然罢工的时候，冷冻塞会自然而然地随温度升高熔化，堆芯里的液态燃料会顺着重力全部流进地下应急贮存罐，链式反应几乎在同一时间被稀释、终止。
这是一套让“物理规律自己兜底”的思路，不再依赖庞杂的应急电源和主动干预动作，天然就少了一大堆事故链条。除了固有安全性，这套堆型还有一个非常“接地气”的好处：它不怕缺水。
传统核电站几乎离不开大江大河或者海边，冷却水源是硬约束；而钍基熔盐堆完全可以放在戈壁、沙漠、高原盆地上运行，选址一下子被松了绑。这一点对中国北方内陆的能源基地建设，实用价值不用多讲。
另外，液态燃料还允许在运行过程中一边烧一边加料，就像涮火锅时随手往锅里下菜，用不着为换料专门停堆，可用率自然抬得起来。
2023年6月7日，国家核安全局在当天正式向甘肃武威2兆瓦液态燃料钍基熔盐实验堆颁发运行许可证，这也是全球范围内目前唯一一座拿到运行许可的液态燃料钍基熔盐实验堆。
此后，武威实验堆先后完成了首次达临界、加钍运行等关键节点。
而真正被业内视作“里程碑”的时刻发生在2025年10月，中国科学院上海应用物理研究所宣布，武威实验堆在国际上首次实现堆内钍铀核燃料转换，也就是让钍-232在中子辐照下变成可裂变的铀-233，并让新生的铀-233参与到链式反应里去。
这一步过不去，“钍资源”就永远只是矿床里的数字；这一步走通了，钍资源才算真正被“用起来”，西方研究了半个世纪反复卡壳的技术门槛，被中国团队踏过去了。
三、从捡起图纸，到自己写规则
1971年，上海“728工程”实验室的一批科研人员就已经拿着美国橡树岭国家实验室公开的熔盐堆图纸开始摸索。
当时国内的材料工艺水平，还不足以支撑高温熔盐环境下的长期抗腐蚀验证，实验堆最后因为合金扛不住高温熔盐的啃噬而停了下来。
差不多同一时期，大洋彼岸的美国方面，把“钍循环不便于生产核武器材料”当成主要理由，砍掉了熔盐堆项目的预算，橡树岭那台已经点火运行过的MSRE实验堆就此被封存。
真正的转折出现在2011年。
中国科学院将钍基熔盐堆核能系统列为首批战略性先导科技专项之一，牵头单位为上海应用物理研究所，全国多所高校与核工业集团组成联合攻关团队，专门盯着“熔盐腐蚀”这块最硬的骨头往下啃。
差不多用了十来年时间做材料迭代，一种新型镍基高温合金体系被推向了工程应用。
清华大学核能与新能源技术研究院团队于2025年10月在《实验技术与管理》期刊上发表的研究综述里也提到，钍基熔盐堆是第四代先进核反应堆的优先发展对象之一，具有高固有安全性、防核扩散、核废料最少化、核燃料不受制约等突出优势，中国的2兆瓦TMSR-LF实验堆已成为国际同行的重要参照。
据公开研究文献披露，新型镍基合金在七百摄氏度熔盐环境下浸泡数千小时后的腐蚀量，比早期国外样品低了大约九成，这是长时间高温运行能真正跑通的材料前提。
至此，中国已经把钍矿开采、燃料提纯、堆芯运行、乏燃料后处理串成了一整条产业链。
而这套堆型的价值，也远远不只是“再多发一度电”这么简单。它稳定输出七百摄氏度以上的高品位工业热能时，下游一整条能源链条都会被重新组织。
用高温蒸汽驱动的多效闪蒸装置，一座工业规模的钍基熔盐堆日供淡水能力能达到数十万吨量级；高温工艺应用到电解水制氢环节，业内测算相比常温电解效率可提升约百分之四十，让绿氢的生产成本进一步逼近化石能源制氢的水平。
再往远处看，装配化、模块化设计的小型堆，未来完全有希望以集装箱大小的单元形式落到偏远海岛、边防站点，甚至被写进远期月球与深空基地的能源方案里。
回到眼下，全球清洁能源竞赛的节奏正在被中国改写。
世界知识产权组织与欧洲专利局的联合报告显示，2022年中国申请人提交的国际清洁能源专利族数量超过五千项，是同期美国的两倍以上。比亚迪的刀片电池、宁德时代的电池防爆结构、隆基绿能的高效硅片工艺，都在被国际同行悄悄写进技术手册。
而钍基熔盐堆，只是这场竞赛中格外扎眼的一块拼图。
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参考资料：
《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，2023年6月18日。
毛璐雲、卢铁忠、李嘉旭等，《钍基熔盐堆气泡分离实验技术研究进展》，《实验技术与管理》2025年第42卷第10期，清华大学核能与新能源技术研究院。
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