打破核能瓶颈：钍转化为铀如何重塑全球能源安全

中国已实现西方核能项目数十年来追求的目标——在一座运行中的熔盐反应堆中持续进行钍到铀的转化。这一成就标志着下一代核能技术的一个分水岭，对全球能源独立和碳减排战略具有深远影响。

技术突破：有什么不同

由中国科学院上海应用物理研究所(SINAP)在戈壁沙漠中建造的实验性钍熔盐反应堆(TMSR)，已成功验证了一种燃料转化工艺，将丰富的钍-232元素转变为能维持核裂变的铀-233。自2023年10月实现临界状态以来，该反应堆一直稳定产生热能，同时提供了确认这一转化的实验数据。

不同于依赖固态铀燃料棒的传统核反应堆，TMSR采用悬浮在熔融氟化物盐中的液态燃料。这一双重设计既作为燃料源，又作为冷却介质，允许连续补充燃料而无需停堆。中国科学院上海应用物理研究所副所长李青暖表示，这一方法大大提高了燃料利用效率，同时极大减少了长寿命放射性废物的产生——解决了核工业中最持久的环境难题之一。

钍的重要性比以往任何时候都更为突出

该反应堆的突破点在于一个自持循环：钍在反应堆内部吸收中子，变成铀-233，然后参与裂变链反应。这一“燃烧同时繁育”的过程意味着燃料补充在内部完成，无需昂贵的外部制造，从单一钍载荷中几乎可以产生无限的能源潜力。

对中国而言，这项技术解决了一个关键的能源脆弱点。中国目前超过80%的铀依赖进口，使其核能领域受到地缘政治紧张局势和大宗商品价格波动的影响。而钍在中国境内的储量远远丰富。据保守估计，中国的钍储量在130万到140万吨之间，仅内蒙古白云鄂博矿的钍浓度就足以支撑国家用上千年。

相较传统核能基础设施的优势

第四代熔盐反应堆采用钍燃料循环，具有多重安全和效率优势。它们在常压下运行，无需高压容器，使用化学性质稳定的盐类材料，能够封存放射性物质，显著降低爆炸和泄漏风险。这一根本不同的架构代表了从过去五十年主导全球核能的轻水反应堆设计的范式转变。

中国的研发时间线也彰显了其执行能力。2018年开始建设，2022年获得环保部的运营批准，2023年10月实现首次临界，到2024年中达到全面运行能力，并在年底前完成了全球首个钍燃料装载实验。中国目前在建核反应堆数量超过所有其他国家的总和，且建设速度大约是西方竞争对手的两倍。

更广泛的背景：为何这关系到能源未来

虽然美国、法国和日本都曾探索钍反应堆的概念，但没有一个成功实现从试验到运营的转变。中国的TMSR是全球首个持续、产出数据的示范项目。这使中国成为这一技术领域的事实上的领导者，而西方核能项目长期视其为能源安全的未来，却屡次未能实现商业化。

经济方面也强化了这一趋势。在过去五十年中，美国的核电建设成本大幅上升，而中国的建设费用已降低约一半。这一成本优势，加上持续的技术进步，形成了中国与西方国家核基础设施发展的差距。

中国科学院于2011年启动了TMSR项目，作为国家发展可持续能源体系和实现碳减排的战略的一部分。钍到铀转化的成功里程碑，标志着这十年投资的成熟，具有直接的发电应用前景，以及在工业热能和燃料安全方面的长远潜力，惠及亚洲乃至全球。