四川
夠用2萬年！這不是關(guān)于太陽能或風(fēng)能的夸張預(yù)測，而是中國剛剛解鎖的一種深埋于戈壁與稀土礦中的超級能量的保守估算。
當(dāng)全球仍在為鈾礦爭奪和核廢料難題困擾時(shí)，中國科學(xué)家在甘肅武威完成了一次“核燃料革命”。中國科學(xué)家們讓地球上儲(chǔ)量比鈾豐富得多的釷，在熔鹽堆中成功“燃燒”了起來。
這意味著，中國可能率先拿到了通往能源終極自由的鑰匙。
怎么講？
我們要知道，在傳統(tǒng)的核電領(lǐng)域，核心燃料一直是鈾，這也是全世界核電站繞不開的主流選擇，但它從根源上就帶著一堆難以破解的先天短板。
首先，地球上能直接拿來用的鈾非常少，很多國家儲(chǔ)量有限，得花大價(jià)錢進(jìn)口。
另一方面，鈾在核反應(yīng)過程中會(huì)產(chǎn)生大量的核廢料。這些核廢料具有極強(qiáng)的放射性，會(huì)持續(xù)很長時(shí)間，有的甚至長達(dá)數(shù)萬年。
如何安全地處理和儲(chǔ)存這些核廢料，一直是全球核能發(fā)展面臨的重大難題。就像一個(gè)甩不掉的“燙手山芋”，處理不好就會(huì)對環(huán)境和人類健康造成嚴(yán)重威脅。
此外，傳統(tǒng)鈾基核電反應(yīng)堆必須靠大量淡水降溫，機(jī)組還要在高壓環(huán)境下運(yùn)行，如同巨型高壓鍋，一旦失控就存在堆芯熔毀、放射性泄漏的風(fēng)險(xiǎn)。
也正因這些與生俱來的安全短板，傳統(tǒng)鈾基核電站常被貼上“不安全”的標(biāo)簽，即便政府投入巨額資金推進(jìn)核電站建設(shè)，也常因民眾對安全風(fēng)險(xiǎn)的擔(dān)憂而遭遇抵制。
所以說，傳統(tǒng)鈾基核電肯定不是通往能源終極自由的路徑。那么，出路在哪里？
當(dāng)科學(xué)家們將目光從稀缺的“鈾礦脈”上移開，投向更廣闊的元素周期表時(shí)，一種長期被忽視的銀灰色金屬，釷，重新進(jìn)入了視野。
它之所以被選中，是因?yàn)樗峁┝艘环N近乎完美的能源解決方案。
釷本身并不能像鈾那樣直接燃燒，但在“熔鹽堆”的特殊反應(yīng)堆中，釷原子被中子轟擊后，會(huì)轉(zhuǎn)化為可高效裂變的人造鈾 - 233，相當(dāng)于在反應(yīng)堆內(nèi)搭建了一座“微型燃料加工廠”，實(shí)時(shí)將釷轉(zhuǎn)化為核燃料并發(fā)電。
令人矚目的是，釷的能量是驚人的，1克釷裂變產(chǎn)生的能量，相當(dāng)200克鈾的發(fā)電量。
在放射性方面，釷也表現(xiàn)卓越。釷燃料循環(huán)產(chǎn)生的放射性總量比鈾少很多，其裂變產(chǎn)物多為短半衰期核素，幾百年后放射性便會(huì)大幅降低，安全性顯著提升。
釷基反應(yīng)堆的設(shè)計(jì)進(jìn)一步強(qiáng)化了其“固有安全”的特性，釷基反應(yīng)堆就像一個(gè)特別“穩(wěn)重”的能量生產(chǎn)者。常溫下呈固態(tài)，即便發(fā)生故障，冷卻劑也會(huì)自動(dòng)流入地下安全罐凝固，形成 “安全鎖”，從根源上避免堆芯熔毀和放射性泄漏事故。
更重要的是，傳統(tǒng)鈾反應(yīng)堆會(huì)產(chǎn)生可制造核武器的钚，存在核擴(kuò)散風(fēng)險(xiǎn)，而釷反應(yīng)堆無法產(chǎn)生這類材料，能讓核能更安全地服務(wù)于和平用途。
這項(xiàng)面向未來的技術(shù)，最早由美國開展研究。
上世紀(jì)50至60年代，位于橡樹嶺的美國國家實(shí)驗(yàn)室率先建造了世界首個(gè)液態(tài)燃料熔鹽實(shí)驗(yàn)堆，并成功運(yùn)行了數(shù)年。該實(shí)驗(yàn)堆不僅驗(yàn)證了技術(shù)可行性，更實(shí)現(xiàn)了釷鈾燃料循環(huán)的演示，被譽(yù)為當(dāng)時(shí)最先進(jìn)的反應(yīng)堆設(shè)計(jì)之一。
這條本可改變能源歷史的路徑卻在70年代初戛然而止。
在冷戰(zhàn)背景下，美國核能政策的優(yōu)先方向是發(fā)展更能直接生產(chǎn)武器級钚的反應(yīng)堆，以滿足軍事需求。
同時(shí)，熔鹽堆在材料腐蝕、在線燃料處理等工程上面臨著當(dāng)時(shí)難以突破的技術(shù)瓶頸。最終，這項(xiàng)充滿潛力的研究被悄然封存，成了一段“未完成的革命”。
“氫彈之父”愛德華·泰勒曾評價(jià)美國的這一選擇為“一個(gè)可以原諒的錯(cuò)誤”。
當(dāng)年因戰(zhàn)略選擇與技術(shù)限制而被擱置的構(gòu)想，在數(shù)十年后，因中國對能源自主、安全與可持續(xù)性的深刻追求，被重新點(diǎn)亮。
中國的研發(fā)之路，始于對自身能源國情的清醒認(rèn)知。
我國鈾資源匱乏、對外依存度高，而釷儲(chǔ)量居全球前列，且多與稀土伴生，開采成本低，恰好契合“貧鈾富釷”的發(fā)展需求。
早在20世紀(jì)70年代，我國就曾啟動(dòng)“728 工程”，初步探索釷基熔鹽堆技術(shù)，雖因當(dāng)時(shí)科技與工業(yè)基礎(chǔ)有限轉(zhuǎn)向壓水堆路線，卻為后續(xù)研發(fā)埋下了技術(shù)伏筆。
進(jìn)入 21 世紀(jì)，能源安全與低碳轉(zhuǎn)型的需求日益迫切，2011年，中科院正式啟動(dòng)釷基熔鹽堆的科技專項(xiàng)，由上海應(yīng)物所牽頭，集結(jié)全國頂尖力量，攻堅(jiān)美國當(dāng)年未能突破的核心難題。
歷經(jīng)十余年深耕，終于在甘肅武威建成全球首座2兆瓦液態(tài)燃料釷基熔鹽實(shí)驗(yàn)堆，先后實(shí)現(xiàn)首次臨界、滿功率運(yùn)行，更完成了世界首例釷鈾核燃料轉(zhuǎn)換，成為目前全球唯一運(yùn)行并實(shí)現(xiàn)釷燃料入堆的國家。
如今，我國釷基熔鹽堆實(shí)驗(yàn)堆國產(chǎn)化率超90%，關(guān)鍵核心設(shè)備100%自主可控，不僅續(xù)寫了美國未完成的技術(shù)革命，更走出了一條貼合中國國情、兼具安全與效率的第四代核電路線。
這一突破帶來的影響是全方位。
在國家能源戰(zhàn)略層面，它有望從根本上改變我國鈾資源高度依賴進(jìn)口的局面，憑借豐富的釷儲(chǔ)量，為未來千年甚至更長時(shí)間的能源安全提供根本保障。
以甘肅為代表的內(nèi)陸省份，此前因地理原因無法擁有鈾基核電，從此以后，可借此實(shí)現(xiàn)從傳統(tǒng)資源型地區(qū)向科技創(chuàng)新高地的轉(zhuǎn)型，并有力帶動(dòng)有色金屬、新材料、先進(jìn)制造等產(chǎn)業(yè)集群協(xié)同發(fā)展，進(jìn)一步完善我國核電產(chǎn)業(yè)的整體布局。
而從能源綜合利用的角度出發(fā)，熔鹽堆運(yùn)行所產(chǎn)生的高達(dá)700℃的溫度，使其不僅能發(fā)電，還可用于規(guī)?；Ｋ?、高溫制氫等多元領(lǐng)域，進(jìn)而與風(fēng)電、光伏等可再生能源深度融合，構(gòu)建清潔低碳、多能互補(bǔ)的新型能源體系。
研究人員展望，到2035年，百兆瓦級示范堆有望建成并實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)發(fā)電。這意味著不久的將來，我國能源格局將發(fā)生深刻變化。
值得強(qiáng)調(diào)的是，釷基熔鹽所具備的防核擴(kuò)散特性，使其特別適合在國際上推廣。對于印度、東南亞、非洲等鈾資源匱乏但釷資源豐富的地區(qū)，該項(xiàng)技術(shù)有望成為理想的清潔能源選擇。
可以預(yù)見，隨著這項(xiàng)技術(shù)逐步走向世界，全球能源競爭與供給格局，也將迎來劃時(shí)代的重塑。
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