世界第一！我国核能将升级到第4代钍基反应堆，可供全球用20000年

一、引言

在能源供给与环境保护之间寻求平衡,一直是全人类共同面临的挑战。化石燃料的大量消耗造成了严重的环境污染,而传统的铀基核电技术虽然可以提供大量清洁能源,却也存在着潜在的核安全隐患。然而,就在这个关键时刻,一种更加安全、清洁和高效的能源技术悄然而至 - 第四代钍基核反应堆。

2023年6月7日,中国在甘肃腾格里沙漠中正式运行了世界上第一座第四代钍基反应堆。这标志着中国在核电技术领域迈向了新的里程碑,掌握了全球领先的第四代核电技术。相比传统的铀基反应堆,钍基反应堆具有更高的安全性、更低的废料产生以及更优的经济性等诸多优势,被视为未来核电发展的方向。

本文将梳理钍基反应堆的发展历程,分析其优势所在,并探讨其对于中国及全球能源格局的深远影响。通过这个案例,展现中国在关键核心技术领域的创新能力,引领全球迈向更加安全与清洁的能源未来。

二、钍基反应堆的历史渊源

钍基反应堆的研究可以追溯到20世纪中叶。1946年,美国空军主导了一个名为'Aircraft Nuclear Propulsion'的项目,旨在研发核动力轰炸机。在该项目下,美国橡树岭国家实验室研制出了世界上第一座液态钍基熔盐反应堆。尽管该项目最终被美国政府叫停,但它为后续钍基反应堆的发展奠定了基础。

之后在1960年代,美国橡树岭实验室继续推进钍基熔盐反应堆的研发,陆续建成了多座实验性反应堆。1971年,该实验室设计完成了一座功率高达1吉瓦的钍基熔盐增殖堆,这是当时最先进的钍基反应堆设计。然而,就在1973年,美国政府却出于钍元素不适宜制造核武器的考虑,而选择中止了钍基反应堆的进一步研发。

同期,中国也开始了自己的钍基反应堆研究。1970年2月,中国启动了建设25兆瓦钍基反应堆的目标。尽管1972年这一计划被调整为轻水堆技术,但中国在核电领域的决心和野心已然显现。进入21世纪后,随着能源供给和环保压力的不断增大,各国再次将目光瞄准了钍基反应堆这一更加安全、清洁的核电技术。

2011年,中国启动了'未来先进核裂变能-钍基盐堆核能系统'的开发计划。经过十余年的潜心研究,中国在2023年6月7日,在甘肃腾格里沙漠中正式运行了世界上第一座第四代商业化钍基反应堆。这不仅标志着中国在第四代核电技术领域实现了重大突破,也为全球能源格局的未来走向带来了深远影响。

三、钍基反应堆的技术优势

相比传统的铀基核反应堆,第四代钍基反应堆拥有诸多卓越的技术优势,成为未来核电发展的重要方向。

首先,钍基反应堆具有更高的安全性。与铀相比,钍元素本身的放射性和毒性都要小得多,即便发生事故,产生的辐射物质也只有常规铀基反应堆的0.6%。更重要的是,钍基反应堆一旦出现异常情况,核反应会自动停止,从根本上避免了堆芯熔毁等严重事故的发生。这极大地提高了核电站的安全性,大大降低了人类和环境遭受放射性污染的风险。

其次,钍基反应堆产生的核废料更少且更容易处理。一吨钍的核反应可以产生相当于200吨铀或35万吨煤的电能,但产生的核废料却只有铀基反应堆的千分之一。这些核废料也只需要几百年就能降到安全水平,而不是需要数万年的铀基反应堆。这无疑大大缓解了核电行业高放射性核废料处理和长期储存的压力。

再次,钍基反应堆的经济性更优。与需要高压环境的铀基反应堆相比,钍基反应堆可以在常压下运行,降低了建造和运行成本。同时,钍的储量也远高于铀,使得燃料成本更低。此外,钍基反应堆的体积更小,为其未来应用于航天等领域奠定了基础。

最后,钍基反应堆产生的核废料几乎不能用于制造核武器,这也为其未来的广泛应用铺平了道路。在当前复杂的地缘政治环境下,这一特性无疑增强了人们对钍基核电的信任度。

总的来说,卓越的安全性、清洁性、经济性以及对核武器的'天然抗性',使得第四代钍基核反应堆成为当下乃至未来核电技术发展的重要方向。

四、钍基反应堆对中国能源格局的深远影响

作为拥有丰富钍资源的国家,中国在钍基核电技术上的突破具有独特的优势和意义。

首先,钍基反应堆的问世,为中国未来的能源安全提供了新的支撑点。我国虽然也拥有铀矿资源,但由于品位较低、开采成本高等问题,一直面临着铀资源短缺的挑战。而钍资源的储量在全球范围内则位居第二,开采难度也相对较低,这为中国的能源供给提供了新的保障。

其次,钍基反应堆的运用将大幅改善中国的电力结构。目前,中国仍然严重依赖煤炭等化石能源,这不仅造成了严重的环境污染,也限制了清洁能源在电力系统中的占比。而第四代钍基反应堆不仅可以提供大规模的清洁电力,其产生的核废料也大大减少,这将有助于推动中国电力结构的绿色转型,实现碳达峰碳中和的战略目标。

再者,钍基核电技术的掌握,也将增强中国在全球能源格局中的影响力。作为世界首个成功运行第四代钍基反应堆的国家,中国在核电领域的技术实力和话语权必将得到大幅提升。未来,中国有望凭借这一优势,输出解决全球能源和环境问题的系统解决方案,扩大在国际能源领域的地位和影响。

同时,钍基核电技术的突破,也将带来新的产业机遇。作为一项颠覆性的技术创新,钍基反应堆不仅需要相关核心部件的研发和制造,还涉及电力系统的改造升级、核安全体系的构建等多个领域。这将为中国的先进制造业、信息技术、基础设施建设等带来广阔的发展空间,助推相关产业向高端化和智能化迈进。

可以说,中国第四代钍基反应堆的成功运行,不仅为国内的能源转型注入新动力,也将为全球能源格局的未来发展带来重大影响。这既体现了中国在关键核心技术领域的创新实力,也昭示着中国正以更加负责任的姿态,引领人类社会迈向更加清洁安全的能源未来。

五、结语

'能源革命'是人类社会必将经历的重要变革,清洁高效的能源供给是实现绿色发展的关键所在。第四代钍基核反应堆的问世,正是这场能源变革的一个重要里程碑。

作为世界首个成功运行第四代钍基反应堆的国家,中国在核电技术领域再次展现了其强大的创新实力。这一突破不仅将为中国自身的能源安全和电力结构优化提供坚实支撑,也必将对全球能源格局产生深远影响。

未来,我们期待看到中国继续发挥在钍基反应堆技术上的领先优势,积极参与全球能源治理,推动人类社会共享清洁、安全、高效的能源成果,为构建人类命运共同体做出新的贡献。