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熔鹽堆核能系統是第四代核電6種候選堆型之一，包括釷基核燃料、熔鹽堆、核能綜合利用3個子系統，具有固有安全性高、能量利用效率高、可實現核燃料增殖、核廢料嬗變等優點。

由于(yu)自然界中大量存在釷元素，開(kai)發(fa)(fa)釷資源的(de)核能利用是全世界半個多世紀(ji)(ji)以來的(de)夢想(xiang)。但熔鹽堆(dui)“命運波折(zhe)”，其研發(fa)(fa)始終起(qi)(qi)起(qi)(qi)伏(fu)伏(fu)，在經歷了近半個世紀(ji)(ji)的(de)低谷后，熔鹽堆(dui)再一次走(zou)進人(ren)們的(de)視野。

曾經的寵兒

熔(rong)鹽(yan)堆(dui)研發始于(yu)20世紀40年代末的(de)(de)美(mei)國(guo)。橡(xiang)樹(shu)嶺國(guo)家實(shi)驗室于(yu)1960年在熔(rong)鹽(yan)實(shi)驗堆(dui)研究計(ji)劃(hua)中取得了(le)巨(ju)大(da)成功(gong)，證(zheng)明了(le)熔(rong)鹽(yan)堆(dui)技術的(de)(de)可行性(xing)(xing)與可靠性(xing)(xing)。隨后建設的(de)(de)熔(rong)鹽(yan)堆(dui)也是迄(qi)今世界上唯(wei)一(yi)建成并運行的(de)(de)液態燃料(liao)(liao)反(fan)(fan)應(ying)堆(dui)，唯(wei)一(yi)成功(gong)實(shi)現釷基核燃料(liao)(liao)（鈾-233）運行的(de)(de)反(fan)(fan)應(ying)堆(dui)。但是由于(yu)其采用液態燃料(liao)(liao)與其他反(fan)(fan)應(ying)堆(dui)主(zhu)流固體燃料(liao)(liao)的(de)(de)概念相悖，且不能滿足冷戰(zhan)時期提取钚的(de)(de)軍事需求，遂失去了(le)美(mei)國(guo)政(zheng)府的(de)(de)支持。

在當時，在美國(guo)(guo)提(ti)出(chu)熔(rong)(rong)鹽(yan)堆(dui)(dui)概念之后，俄(e)(e)羅斯(si)、法國(guo)(guo)、日本、英國(guo)(guo)都(dou)相繼開展了熔(rong)(rong)鹽(yan)堆(dui)(dui)的研究。1964～1965年(nian)，英國(guo)(guo)開展了部分(fen)熔(rong)(rong)鹽(yan)快堆(dui)(dui)的研究工(gong)作，與美國(guo)(guo)同(tong)時開展的熔(rong)(rong)鹽(yan)熱堆(dui)(dui)研究遙相呼應。20世紀70年(nian)代，俄(e)(e)羅斯(si)開展過Th-233U燃料(liao)循環、嬗(shan)變(bian)等熔(rong)(rong)鹽(yan)堆(dui)(dui)方面的基礎研究，并與歐(ou)洲原子共同(tong)體合作提(ti)出(chu)了2400MW的熔(rong)(rong)鹽(yan)錒系元素再循環與嬗(shan)變(bian)堆(dui)(dui)（MOSART）。但1986年(nian)切爾諾貝利事故帶來(lai)的影響，使得俄(e)(e)羅斯(si)的熔(rong)(rong)鹽(yan)堆(dui)(dui)研究幾乎停滯。

回看我國(guo)，20世(shi)紀70代初，我國(guo)也曾選擇釷(tu)基(ji)熔鹽(yan)堆(dui)作(zuo)為發展(zhan)民用核能的起步點，并于(yu)1971年建成了零功率冷態熔鹽(yan)堆(dui)并達到臨界。但(dan)限于(yu)當時的科技、工業和經濟水平，轉為建設(she)輕水反應堆(dui)。

曾風靡全球的原因

釷基熔(rong)(rong)(rong)鹽(yan)(yan)(yan)堆(dui)具有五大(da)特點：一是固有安(an)全性(xing)高。當熔(rong)(rong)(rong)鹽(yan)(yan)(yan)堆(dui)內(nei)熔(rong)(rong)(rong)鹽(yan)(yan)(yan)溫度超(chao)過預定值時，設在(zai)底部的(de)冷凍塞將自動(dong)熔(rong)(rong)(rong)化，攜(xie)帶核燃料的(de)熔(rong)(rong)(rong)鹽(yan)(yan)(yan)隨即全部流入應急儲存罐，使核反應終(zhong)止(zhi)。熔(rong)(rong)(rong)鹽(yan)(yan)(yan)堆(dui)工作(zuo)在(zai)常壓(ya)，操作(zuo)簡單安(an)全。熔(rong)(rong)(rong)鹽(yan)(yan)(yan)堆(dui)還(huan)可建(jian)在(zai)地面10米以下，有利(li)于防(fang)御恐怖破壞和(he)戰爭(zheng)襲擊(ji)。

二(er)是核(he)燃料(liao)長期(qi)供應。熔鹽堆使(shi)用(yong)使(shi)用(yong)釷(tu)鈾核(he)燃料(liao)循環。對于陸地釷(tu)資源(yuan)儲量(liang)(liang)的估(gu)(gu)計，如果樂觀地估(gu)(gu)計，釷(tu)的儲藏量(liang)(liang)是鈾資源(yuan)的5～8倍(bei)。我國(guo)是釷(tu)資源(yuan)大(da)國(guo)，若能(neng)夠將釷(tu)用(yong)于生產核(he)能(neng)，可(ke)保我國(guo)能(neng)源(yuan)供應千年無憂。

三是核廢料最小化。熔鹽堆(dui)(dui)可以對(dui)核燃(ran)(ran)料和反(fan)應產物(wu)進行在(zai)線(xian)(xian)添加和在(zai)線(xian)(xian)（或鄰堆(dui)(dui)離(li)線(xian)(xian)）分離(li)和處理，使得核燃(ran)(ran)料充(chong)分地燃(ran)(ran)燒，最終卸出的核廢料很少，約為目前的千分之一左右。

四(si)是防核(he)(he)擴散(san)。傳統(tong)反應(ying)堆所(suo)產(chan)(chan)生的核(he)(he)廢料(liao)(liao)(liao)中，有大量易于生產(chan)(chan)核(he)(he)武(wu)器(qi)的核(he)(he)燃料(liao)(liao)(liao)钚-239，因此(ci)存在核(he)(he)武(wu)器(qi)擴散(san)的風險(xian)，而科學界公認釷-鈾(you)燃料(liao)(liao)(liao)循環不適于生產(chan)(chan)武(wu)器(qi)級核(he)(he)燃料(liao)(liao)(liao)，只能(neng)用于產(chan)(chan)生核(he)(he)能(neng)。

五是(shi)多用(yong)途與(yu)靈(ling)活性(xing)。小型模(mo)塊(kuai)化反應堆(dui)(dui)、混(hun)合(he)(he)能(neng)源(yuan)均為未來核(he)能(neng)的(de)發展方向。熔鹽堆(dui)(dui)是(shi)小型模(mo)塊(kuai)化反應堆(dui)(dui)較(jiao)為理想(xiang)的(de)堆(dui)(dui)型，同(tong)時熔鹽堆(dui)(dui)又(you)是(shi)高溫(wen)堆(dui)(dui)，適于用(yong)作制氫等(deng)混(hun)合(he)(he)能(neng)源(yuan)的(de)應用(yong)。因此，未來或可出現小型化、社區用(yong)的(de)核(he)能(neng)系統。

“與第(di)三代(dai)核技術相比(bi)，熔鹽(yan)堆(dui)更(geng)安全(quan)，也更(geng)靈(ling)活(huo)，冷(leng)卻劑為氟化鹽(yan)，冷(leng)卻后(hou)即變為固態鹽(yan)，既不(bu)易(yi)泄(xie)漏，又不(bu)會與水(shui)源接(jie)觸(chu)導致(zhi)污染。同時，由于不(bu)依賴(lai)水(shui)源，使得(de)反應堆(dui)選址更(geng)加自由，一旦技術成熟，可為中(zhong)國內陸核電建設提(ti)供更(geng)靈(ling)活(huo)的廠址選擇。”中(zhong)國科學院先(xian)進(jin)核能創(chuang)新研究院籌備組組長徐洪杰說。

卷土重來

熔鹽(yan)堆以其顯見的(de)優勢始終吸引著世(shi)界的(de)眼(yan)球。

21世紀初，第四代(dai)反應堆(dui)(dui)國際(ji)論(lun)壇（GIF）將(jiang)熔鹽堆(dui)(dui)納入6種最有希望的(de)第四代(dai)候選堆(dui)(dui)型(xing)之中。

隨后(hou)，世界范圍內(nei)又(you)重新(xin)爆發(fa)出(chu)熔鹽堆(dui)(dui)研究(jiu)(jiu)的(de)(de)(de)新(xin)氣象，美、法、俄、日等各國(guo)競相發(fa)展(zhan)了(le)多種類型(xing)的(de)(de)(de)熔鹽堆(dui)(dui)概念設計(ji)。美國(guo)科學(xue)家(jia)率先提出(chu)了(le)固態燃料熔鹽堆(dui)(dui)的(de)(de)(de)概念，其主要目標(biao)瞄(miao)準了(le)高溫輸出(chu)與(yu)核(he)能(neng)(neng)制氫。美國(guo)能(neng)(neng)源(yuan)部與(yu)橡樹嶺、愛達荷國(guo)立(li)實驗室、麻省理工等大學(xue)及西屋公(gong)(gong)司和阿海琺公(gong)(gong)司在(zai)發(fa)展(zhan)氟(fu)鹽冷卻高溫堆(dui)(dui)的(de)(de)(de)問題上形成基本共識(shi)，并已啟動了(le)大型(xing)研究(jiu)(jiu)計(ji)劃(hua)。

而時隔40年之后，中國再次啟動釷(tu)基(ji)(ji)(ji)(ji)熔鹽堆(dui)的(de)研究(jiu)。2010年，中國科學院啟動了(le)“未來(lai)(lai)先進核裂(lie)變能(neng)(neng)——釷(tu)基(ji)(ji)(ji)(ji)熔鹽堆(dui)核能(neng)(neng)系(xi)統”戰略(lve)性先導科技專項，即“未來(lai)(lai)先進核裂(lie)變能(neng)(neng)——釷(tu)基(ji)(ji)(ji)(ji)熔鹽堆(dui)核能(neng)(neng)系(xi)統（TMSR）”，計劃用20年時間(jian)實現釷(tu)基(ji)(ji)(ji)(ji)熔鹽堆(dui)的(de)商(shang)業應用。具體(ti)來(lai)(lai)說(shuo)，2011～2015年建成2MW釷(tu)基(ji)(ji)(ji)(ji)熔鹽實驗堆(dui)并在零功率水平達到(dao)臨(lin)(lin)界；2016～2020年建成10MW釷(tu)基(ji)(ji)(ji)(ji)熔鹽堆(dui)并達到(dao)臨(lin)(lin)界；2020～2030年建成示范性100MW(e)釷(tu)基(ji)(ji)(ji)(ji)熔鹽堆(dui)核能(neng)(neng)系(xi)統并達到(dao)臨(lin)(lin)界。