我国首次实现钍铀核燃料转换

2026-09-29 16:41  来源:中国科学院上海应用物理研究所  浏览:  

日前,由中国科学院上海应用物理研究所(以下简称"上海应物所")牵头建成的2兆瓦液态燃料钍基熔盐实验堆首次实现钍铀核燃料转换,成为目前国际上唯一运行并实现钍燃料入堆的熔盐堆,我国由此在国际上首次获取钍入熔盐堆运行后的实验数据。

‌工程规模与国产化水平。‌ 实验堆热功率2兆瓦,已实现公斤级钍燃料入堆运行。近百家国内科研机构、高等院校和产业集团参与研发建设,整体国产化率超过90%,关键核心设备国产化占比达100%,供应链自主可控,相关技术产业链雏形基本形成。

‌关键节点与核心技术。‌ 2011年,中国科学院启动"未来先进核裂变能——钍基熔盐堆核能系统"战略性先导科技专项;2017年11月实验堆选址甘肃武威民勤,2020年1月开工,2023年10月首次临界,2024年6月首次满功率运行,2024年10月完成世界首次熔盐堆加钍。上海应物所副所长蔡翔舟介绍,团队在耐高温抗腐蚀合金材料制备、熔盐循环腐蚀控制、燃料在线分离与处理及主泵、换热器等关键装备自主研制上实现全面突破;此次转换中还探测到钍-232转换为铀-233过程中的关键中间产物。

‌为何选定钍路线。‌ 上海应物所所长戴志敏表示,重启这一技术路线主要基于国家战略需求——我国钍储量远高于铀储量,且与稀土资源伴生,高效利用可保障国家能源安全千年以上。蔡翔舟介绍,美国上世纪50年代曾建钍基熔盐堆核电站,放弃是冷战时期的战略选择,当时更易生产武器用核材料的钚基快堆获优先发展;我国1972年转向压水堆,则因科技水平和工业基础不足。新世纪以来工业实力提升,钍基熔盐堆在资源利用、安全和核废料处理上的优势凸显,路线由此重启。

‌安全特性与防核扩散。‌ 该堆型高温、常压运行,温度过高时核反应自动下降直至停止,不会堆芯熔毁,配合"冷冻阀"等非能动措施,2016年被美国《麻省理工科技评论》评为"失效安全"的核能技术。蔡翔舟表示,其冷却不需水,无需依海而建,兼具本征安全、常压工作、高温输出等优点。戴志敏说,钍燃料循环中途不产生武器用钚,可预防核扩散,印度、东南亚、非洲等缺铀富钍地区均可布点。

‌2035年左右建成百兆瓦级示范堆。‌ 蔡翔舟介绍,实验堆是"实验堆—研究堆—示范堆"三步走战略第一步,现处实验运行阶段,主要任务是获取运行数据、验证关键技术。戴志敏表示,团队正申请国家重大科技任务,攻关百兆瓦级示范堆关键技术,并与国家电投等央企深度合作,力争2035年左右建成百兆瓦级示范堆并实现并网发电,为国家"双碳"目标作出贡献。

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