2020年9月22日，在第75屆聯合國大會上，習近平主席向國際社會做出莊嚴承諾，中國力爭二氧化碳排放2030年前達到峰值、2060年前實現碳中和。雙碳目標是在我國經濟持續增長、能源需求還在增加的背景下提出的，實現這個目標不僅需要我國能源結構的加速轉型，更是經濟結構的一次巨大變革，是一場意義深遠的供給側和需求側革命。
雖然目標雄心勃勃，但是我們想要達到這個目標也是苦難重重，目前，我國是全球年度碳排放第一大國，我國的能源結構依然以煤炭、石油、天然氣為主，清潔能源的比重較低，要想順利實現雙減目標，就必須要大力發展清潔能源。我國最近幾年在水電、風力、光伏、核能等領域不斷取得突破。
核能發電在技術成熟性、經濟性、可持續性等方面具有很大的優勢，同時相較于水電、光電、風電具有無間歇性、受自然條件約束少等優點，是可以大規模替代化石能源的清潔能源。因此在我國也在不斷地發展核技術，為人們供電供熱。
近日，Nature報道了中國在甘肅武威的使用釷的核反應堆的試驗，這也是世界上的第一個，說明該反應堆對核電的發展具有重大意義，如果中國的實驗反應堆取得成功，它可能促進商業化，并幫助國家實現其氣候目標。
據《武威日報》報道，釷基熔鹽堆核能系統項目于2018年9月30日開工建設，目前主體工程已完工，正在進行裝飾裝修及機電安裝，計劃2021年8月底完成安裝，9月啟動調試。釷基熔鹽堆核能系統項目建設具有重要戰略意義，為我們加快推進高質量發展帶來了難得機遇。
科學家對一個以釷為燃料的實驗核反應堆感到興奮，該反應堆即將在中國開始試驗。盡管這種放射性元素以前曾在反應堆中試過，但專家表示，中國是第一個嘗試將該技術商業化的國家。
該反應堆不同尋常，因為它是熔鹽而不是水在里面循環。它有可能生產相對安全和廉價的核能，同時產生壽命遠低于常規反應堆的放射性廢物。
釷是一種放射性較弱的銀質金屬，天然存在于巖石中，目前幾乎沒有工業用途。研究人員表示，它是中國不斷增長的稀土采礦業的廢物，因此是進口鈾的有吸引力替代品。
澳大利亞核科學技術組織悉尼的核工程師林登·愛德華茲說：“釷比鈾豐富得多，因此在50或100年后，當鈾儲備開始枯竭時，這將是一項非常有用的技術。”但他補充說，這項技術需要幾十年才能實現，所以我們現在需要開始研究。
日本國際釷熔鹽論壇前主席Ritsuo Yoshioka與中國研究人員密切合作，他稱，中國于2011年啟動了熔鹽反應堆計劃，投資約30億元。武威反應堆由上海應用物理研究所（SINAP）運營，設計僅能產生2兆瓦的熱能，僅夠為多達1000戶家庭供電。但如果實驗成功，中國希望到2030年建造一個373兆瓦的反應堆，該反應堆可以為數十萬戶家庭供電。
北京國家發展和改革委員會能源研究所的能源建模師蔣克軍說，這些反應堆是幫助中國在2050年左右實現零碳排放目標的“完美技術”之一。
天然同位素釷-232不能進行裂變，但當在反應堆中輻照時，它會吸收中子形成鈾233，鈾233是一種產生熱量的裂變材料。
釷在美國、德國和英國等國的其他類型的核反應堆中作為燃料進行了測試，并且是印度核計劃的一部分。但到目前為止，它還沒有證明具有成本效益，因為它比鈾更昂貴，并且與一些天然存在的鈾同位素不同，需要轉化為裂變材料。
一些研究人員支持釷作為燃料，因為他們表示，釷的廢品被武器化的可能性低于鈾，但其他人認為，風險仍然存在。
當回顧中國實驗反應堆時，這是自1969年以來第一個運行的熔鹽反應堆，當時田納西州橡樹嶺國家實驗室的美國研究人員關閉了他們的反應堆。這將是第一個用釷燃料的熔鹽反應堆。與SINAP合作的研究人員表示，中國的設計模仿了橡樹嶺的設計，但在制造、材料和儀器方面進行了幾十年的創新，從而對其進行了改進。
劍橋麻省理工學院的核工程師Charles Forsberg說，與傳統核電站的輕水反應堆相比，熔鹽反應堆在高得多的溫度下運行，這意味著它們可以更有效地發電。
中國的反應堆將使用氟化物基鹽，加熱到450攝氏度左右時，氟化鹽會融化成無色透明液體。鹽充當冷卻劑，從反應堆芯中輸送熱量。此外，熔鹽反應堆也不是使用固體燃料棒，而是使用液體鹽作為燃料的基質，比如直接溶解在堆芯中的釷。
熔鹽反應堆被認為相對安全，因為燃料已經溶解在液體中，其運行壓力低于常規核反應堆，這降低了爆炸性熔毀的風險。
Yoshioka說，許多國家正在開發熔鹽反應堆——用鈾發電更便宜的電力，或使用輕水反應堆的廢钚作為燃料——但僅中國就試圖使用釷燃料。
Forsberg說，通過分析腐蝕來表征混合物在循環時的放射性核素組成，中國的反應堆將是“進行大量學習的試驗平臺”。
英國班戈大學的核材料科學家西蒙·米德爾堡同意：“我們將學到很多新科學，如果他們允許我過去，我會坐去那里的第一架飛機。”
中國的反應堆可能需要幾個月才能全面運行。Middleburgh說：“如果一路上出了什么問題，你不能繼續，你必須停下來重新開始。”例如，泵可能會故障，管道可能會腐蝕或堵塞。盡管如此，科學家仍然希望成功。
熔鹽反應堆只是中國正在投資的眾多先進核技術之一。2002年，一個政府間論壇確定了到2030年快速運行的六種有前途的反應堆技術，包括由鉛或鈉液體冷卻的反應堆。中國為所有的技術都制定了計劃。
大嶼山集團香港能源咨詢公司的項目經理David Fishman說，其中一些反應堆類型可以取代燃煤發電廠。“隨著中國走向碳中和，它可以移除發電廠的鍋爐，并用核反應堆進行改裝。”
原文鏈接：
China prepares to test thorium-fuelled nuclear reactor.
https://www.nature.com/articles/d41586-021-02459-w
原創文章，作者：Gloria，如若轉載，請注明來源華算科技，注明出處：http://www.zzhhcy.com/index.php/2023/10/11/203f6a6c4d/
