2020年9月22日，在第75届联合国大会上，习近平主席向国际社会做出庄严承诺，中国力争二氧化碳排放2030年前达到峰值、2060年前实现碳中和。双碳目标是在我国经济持续增长、能源需求还在增加的背景下提出的，实现这个目标不仅需要我国能源结构的加速转型，更是经济结构的一次巨大变革，是一场意义深远的供给侧和需求侧革命。
虽然目标雄心勃勃，但是我们想要达到这个目标也是苦难重重，目前，我国是全球年度碳排放第一大国，我国的能源结构依然以煤炭、石油、天然气为主，清洁能源的比重较低，要想顺利实现双减目标，就必须要大力发展清洁能源。我国最近几年在水电、风力、光伏、核能等领域不断取得突破。
核能发电在技术成熟性、经济性、可持续性等方面具有很大的优势，同时相较于水电、光电、风电具有无间歇性、受自然条件约束少等优点，是可以大规模替代化石能源的清洁能源。因此在我国也在不断地发展核技术，为人们供电供热。
近日，Nature报道了中国在甘肃武威的使用钍的核反应堆的试验，这也是世界上的第一个，说明该反应堆对核电的发展具有重大意义，如果中国的实验反应堆取得成功，它可能促进商业化，并帮助国家实现其气候目标。
据《武威日报》报道，钍基熔盐堆核能系统项目于2018年9月30日开工建设，目前主体工程已完工，正在进行装饰装修及机电安装，计划2021年8月底完成安装，9月启动调试。钍基熔盐堆核能系统项目建设具有重要战略意义，为我们加快推进高质量发展带来了难得机遇。
科学家对一个以钍为燃料的实验核反应堆感到兴奋，该反应堆即将在中国开始试验。尽管这种放射性元素以前曾在反应堆中试过，但专家表示，中国是第一个尝试将该技术商业化的国家。
该反应堆不同寻常，因为它是熔盐而不是水在里面循环。它有可能生产相对安全和廉价的核能，同时产生寿命远低于常规反应堆的放射性废物。
钍是一种放射性较弱的银质金属，天然存在于岩石中，目前几乎没有工业用途。研究人员表示，它是中国不断增长的稀土采矿业的废物，因此是进口铀的有吸引力替代品。
澳大利亚核科学技术组织悉尼的核工程师林登·爱德华兹说：“钍比铀丰富得多，因此在50或100年后，当铀储备开始枯竭时，这将是一项非常有用的技术。”但他补充说，这项技术需要几十年才能实现，所以我们现在需要开始研究。
日本国际钍熔盐论坛前主席Ritsuo Yoshioka与中国研究人员密切合作，他称，中国于2011年启动了熔盐反应堆计划，投资约30亿元。武威反应堆由上海应用物理研究所（SINAP）运营，设计仅能产生2兆瓦的热能，仅够为多达1000户家庭供电。但如果实验成功，中国希望到2030年建造一个373兆瓦的反应堆，该反应堆可以为数十万户家庭供电。
北京国家发展和改革委员会能源研究所的能源建模师蒋克军说，这些反应堆是帮助中国在2050年左右实现零碳排放目标的“完美技术”之一。
天然同位素钍-232不能进行裂变，但当在反应堆中辐照时，它会吸收中子形成铀233，铀233是一种产生热量的裂变材料。
钍在美国、德国和英国等国的其他类型的核反应堆中作为燃料进行了测试，并且是印度核计划的一部分。但到目前为止，它还没有证明具有成本效益，因为它比铀更昂贵，并且与一些天然存在的铀同位素不同，需要转化为裂变材料。
一些研究人员支持钍作为燃料，因为他们表示，钍的废品被武器化的可能性低于铀，但其他人认为，风险仍然存在。
当回顾中国实验反应堆时，这是自1969年以来第一个运行的熔盐反应堆，当时田纳西州橡树岭国家实验室的美国研究人员关闭了他们的反应堆。这将是第一个用钍燃料的熔盐反应堆。与SINAP合作的研究人员表示，中国的设计模仿了橡树岭的设计，但在制造、材料和仪器方面进行了几十年的创新，从而对其进行了改进。
剑桥麻省理工学院的核工程师Charles Forsberg说，与传统核电站的轻水反应堆相比，熔盐反应堆在高得多的温度下运行，这意味着它们可以更有效地发电。
中国的反应堆将使用氟化物基盐，加热到450摄氏度左右时，氟化盐会融化成无色透明液体。盐充当冷却剂，从反应堆芯中输送热量。此外，熔盐反应堆也不是使用固体燃料棒，而是使用液体盐作为燃料的基质，比如直接溶解在堆芯中的钍。
熔盐反应堆被认为相对安全，因为燃料已经溶解在液体中，其运行压力低于常规核反应堆，这降低了爆炸性熔毁的风险。
Yoshioka说，许多国家正在开发熔盐反应堆——用铀发电更便宜的电力，或使用轻水反应堆的废钚作为燃料——但仅中国就试图使用钍燃料。
Forsberg说，通过分析腐蚀来表征混合物在循环时的放射性核素组成，中国的反应堆将是“进行大量学习的试验平台”。
英国班戈大学的核材料科学家西蒙·米德尔堡同意：“我们将学到很多新科学，如果他们允许我过去，我会坐去那里的第一架飞机。”
中国的反应堆可能需要几个月才能全面运行。Middleburgh说：“如果一路上出了什么问题，你不能继续，你必须停下来重新开始。”例如，泵可能会故障，管道可能会腐蚀或堵塞。尽管如此，科学家仍然希望成功。
熔盐反应堆只是中国正在投资的众多先进核技术之一。2002年，一个政府间论坛确定了到2030年快速运行的六种有前途的反应堆技术，包括由铅或钠液体冷却的反应堆。中国为所有的技术都制定了计划。
大屿山集团香港能源咨询公司的项目经理David Fishman说，其中一些反应堆类型可以取代燃煤发电厂。“随着中国走向碳中和，它可以移除发电厂的锅炉，并用核反应堆进行改装。”
原文链接：
China prepares to test thorium-fuelled nuclear reactor.
https://www.nature.com/articles/d41586-021-02459-w
原创文章，作者：Gloria，如若转载，请注明来源华算科技，注明出处：https://www.v-suan.com/index.php/2023/10/11/203f6a6c4d/
