高效清洁的核能让人又爱又怕，世界各国的核科学家们正专注于研制更安全高效的第四代核反应堆——钍基熔盐堆核能系统。昨天，在上海市核学会成立40周年纪念大会上，中国科学院先进核能创新研究院院长徐洪杰透露，我国已在实验室规模全面掌握这一全新领域的核心技术，相关产业链雏形基本形成，预计将于2030年后在全球率先实现商业应用。
▲钍基熔盐堆核能系统的核心设备——自然循环回路。（中国科学院先进核能创新研究院供图）
目前，世界首个两兆瓦液态燃料钍基熔盐实验堆已在推进中，计划于2020年底建成，下一步还将继续建设100兆瓦示范堆。这标志着中国正引领全球熔盐堆研发。
温度超过预定值，核反应立即终止
长期以来，核电站主要采用的是以铀-235为核燃料的压水堆核电装置。尽管科学家、工程师采取了种种防护措施，一旦发生反应堆事故，往往会对周边居民和环境造成十分严重的影响。作为清洁能源的核能发展，因此一直充满了争议。
不过，随着科技的发展，更安全、更清洁的核燃料钍逐渐发展起来。同时，反应堆的冷却剂也由水变成了复合型氟化盐——这意味着核电站不再需要消耗大量的水资源，核电站也不再只能建在滨海地区。这种新一代核能反应堆就是钍基熔盐堆。
2011年，中国科学院部署启动“未来先进核裂变能——钍基熔盐堆核能系统”（TMSR）战略性先导科技专项，实验堆选址甘肃武威。
据悉，这种核反应堆具有结构简单、可在常压下运行、燃料“杂食性”强等优点。“当反应堆内温度超过预定值时，设在底部的冷冻塞会自动熔化，携带核燃料的熔盐全部流入应急储存罐，核反应立即终止。”徐洪杰说，作为冷却剂的氟化盐在冷却后就变成了“一块大盐巴”，既不容易泄露，也不会污染地下水。而且钍基熔盐堆能稳定运行几十年，经过充分燃烧后，理论上其产生的核废料仅为现有技术的千分之一。
在武威，这座实验室堆将建在地下十米处，这好比是给反应堆罩了一重金钟罩，从而完全隔绝辐射。这一技术成熟后，也可应用于城市、戈壁、沙漠、海岛等多种地貌环境。
设计研发及装备制造基地设在上海
为了将钍基熔盐堆核能系统从图纸推向实际应用，来自中国科学院上海应用物理研究所等十家科研单位和高校的700多人，进行了七年多的攻关。
“我们在上海完成基础研究，从材料工艺起步，在国内相关材料领域几乎为零的背景下，逐步提升到国际水平，并全面掌握了熔盐堆特需关键装备的制造技术。”徐洪杰透露，我国已在钍基熔盐堆研发上取得146项技术成果，形成近3000篇技术报告，申请发明专利达202件。如今，关键材料已全部国产化，关键设备均由国内厂家自主研制。
下一步，研发团队还将开展多功能小型模块化钍基熔盐堆设施及十升级干法批处理研究设施的研制，这将是钍基熔盐堆整个研发链条上承上启下的重要一环。未来，该先导专项将形成这一新型核反应堆的设计研发、冷实验平台和主要装备制造基地在上海、实验与示范应用基地在甘肃的创新格局。按计划，2030年至2050年间，钍基熔盐堆将可实现商业应用及可持续发展。