我國第四代先進核能技術研發(fā)取得關鍵節(jié)點進展。澎湃新聞從生態(tài)環(huán)境部官網(wǎng)獲悉，位于甘肅省武威市的2MWt液態(tài)燃料釷基熔鹽實驗堆近日已獲得由國家核安全局頒發(fā)的運行許可證。

業(yè)內(nèi)人士向澎湃新聞表示，根據(jù)現(xiàn)行核安全法規(guī)，獲取運行許可證后，上述實驗堆即可進行首次裝料，由此進入“帶核運行”狀態(tài)。但在裝料后，核工程還必須經(jīng)歷一系列調(diào)試和試運行過程，正式運行仍需時日。

據(jù)澎湃新聞了解，中國的釷基熔鹽堆研究進展近年來處于國際前列。有別于目前全球新建核電項目普遍采用的第三代核電技術，釷基熔鹽堆核能系統(tǒng)(Thorium Molten Salt Reactor Nuclear Energy System，TMSR)，是6種第四代先進核能系統(tǒng)的候選堆型之一，由于其固有安全性高、核廢料少、防擴散性能和經(jīng)濟性更好等特點，近年來成為國際先進核能研發(fā)的熱點。上述釷基熔鹽實驗堆是國家重大科技基礎設施建設項目，由中國科學院上海應用物理研究所自主設計并營運。

火電站燒的是煤，常規(guī)核電站“燒”的是鈾，顧名思義，釷基熔鹽堆是以釷為燃料的新型核能系統(tǒng)。釷基熔鹽堆技術屬于熱中子增殖堆，能將釷轉(zhuǎn)化為可裂變的鈾-233。我國“富釷貧鈾”，實現(xiàn)釷基燃料的高效利用，對我國能源可持續(xù)發(fā)展的意義不言而喻。

釷基熔鹽堆具有多重技術優(yōu)勢，使用高溫熔鹽作為冷卻劑，具有高溫、低壓、高化學穩(wěn)定性、高熱容等熱物特性;無需使用沉重而昂貴的壓力容器，適合建成緊湊、輕量化和低成本的小型模塊化反應堆;熔鹽堆采用無水冷卻技術，只需少量的水即可運行，可在干旱地區(qū)實現(xiàn)高效發(fā)電;熔鹽堆輸出溫度可達七百攝氏度以上，既可用于發(fā)電，也可用于工業(yè)熱應用、高溫制氫以及氫吸收二氧化碳制甲醇等，實現(xiàn)核能綜合利用。

基于TMSR的核能綜合利用前景

歷史上，熔鹽堆研發(fā)始于20世紀40年代末的美國，橡樹嶺國家實驗室于1965年建成液態(tài)燃料熔鹽實驗堆，這是迄今世界上唯一建成并運行的液態(tài)燃料反應堆，也是唯一成功實現(xiàn)釷基核燃料(鈾-233) 運行的反應堆。但由于彼時“冷戰(zhàn)”的考慮，側(cè)重于民用的熔鹽堆計劃下馬，美國熔鹽堆研發(fā)中止。20世紀70年代初，中國也曾選擇釷基熔鹽堆作為發(fā)展民用核能的起點，但限于當時的科技、工業(yè)和經(jīng)濟水平，后轉(zhuǎn)為壓水堆，也就是秦山一期工程。

2011年，中國科學院圍繞國家能源安全與可持續(xù)發(fā)展需求，部署啟動了首批中國科學院戰(zhàn)略性先導科技專項(A類)“未來先進核裂變能——釷基熔鹽堆核能系統(tǒng)(TMSR)”，計劃用20年左右的時間，在國際上首先實現(xiàn)釷基熔鹽堆的應用，同時建立釷基熔鹽堆產(chǎn)業(yè)鏈和相應的科技隊伍。2017年4月，甘肅省武威市與中國科學院簽訂了在該市民勤縣建設釷基熔鹽堆核能系統(tǒng)項目的戰(zhàn)略合作框架協(xié)議，該項目分兩期建設，總投資220億元。2018年9月，該項目開工建設，2021年，主體工程完工。

在第四代核能系統(tǒng)國際論壇(GIF)框架下，共有6種技術路線入選最具前景的第四代核能系統(tǒng)選型，分別是鈉冷快堆(SFR)、鉛冷快堆(LFR)、氣冷快堆(GFR)、超高溫氣冷堆(VHTR)、超臨界水堆(SCWR)和熔鹽堆(MSR)。這些技術的設計均符合“可持續(xù)性、經(jīng)濟性、安全與可靠性、廢物最小化、防擴散和實體保護”的目標。

在國內(nèi)，位于山東石島灣的華能高溫氣冷堆核電站示范工程項目，是全球首座具有第四代核電技術主要特征的球床模塊式高溫氣冷堆核電站。該項目于2021年底實現(xiàn)并網(wǎng)發(fā)電，并在2022年首次實現(xiàn)雙堆初始滿功率運行。

中國是世界上第8個擁有快堆技術的國家。2011年7月，中核集團自主設計、建造的中國實驗快堆成功并網(wǎng)發(fā)電，2012年5月被國家科技部驗收。2017年12月29日，中核集團在福建省霞浦縣宣布示范快堆工程土建開工。示范快堆工程采用單機容量60萬千瓦的快中子反應堆，計劃于2023年建成投產(chǎn)。