你知道中国有一种“石头”能让我们用上几万年的电吗? 这听起来像是科幻小说,但就在甘肃民勤的沙漠里,这个想象正变成现实。
2025年11月,中国科学家在民勤县的钍基熔盐实验堆里完成了一项突破,他们成功将钍转化为铀并实现了持续发电。 这个2兆瓦的反应堆虽然目前只够为2000户家庭供电,但它背后的意义远不止于此:中国80%的铀需要进口,而我们脚下的钍资源,却足够我们用上数万年。
这不是中国第一次尝试利用钍资源。 早在1970年代,上海的一群科学家就启动了“728工程”,梦想着用钍来发电。 他们在1971年建成了冷态零功率堆,但当时的材料科学和工程技术还无法支撑这个超前的想法。 “那时候,我们连能够长期抵抗熔盐腐蚀的材料都找不到,”一位参与过早期研发的老工程师回忆道,“每次实验后打开设备,里面都被腐蚀得不成样子。 ”
这个被搁置了四十年的梦想,在2011年迎来了转机。 钍基熔盐堆被列入国家战略先导专项,20多家科研单位开始了联合攻关。 他们面对的第一个难题就是如何让材料在700度的高温熔盐中不被快速腐蚀。 中国科学院的研究团队花了五年时间,终于研制出了GH3535镍基合金。 这种材料的年腐蚀速率控制在0.01毫米,比国外同类产品性能提升了三倍。
在甘肃民勤的实验基地,工程师们还解决了一个世界性难题:如何在不停止反应堆运行的情况下添加燃料。 他们设计了一套在线燃料处理系统,就像给行驶中的汽车加油一样,实现了钍燃料的连续投料。 这套系统的核心设备国产化率超过了90%。
与传统核电站相比,钍基熔盐堆展现出截然不同的特性。 它建在干旱的沙漠地区,因为不需要大量水源进行冷却。 反应堆内部,氟化盐在高温下变成液体,携带着钍燃料在回路中循环。 当温度过高时,熔盐会膨胀,自然减缓核反应速率;如果发生意外,插在堆芯底部的“冻塞”会熔化,熔盐将全部流入应急储罐,在空气中自然冷却凝固。
“这意味着即使失去所有电力供应,反应堆也能在3分钟内自动停止运行,并将放射性物质牢牢锁在熔盐中,”反应堆运行团队负责人解释道。 在民勤实验堆的安全演示中,他们模拟了地震和断电等极端情况,结果都显示放射性物质包容率达到了99.99%。
钍基熔盐堆产生的核废料只有传统核电站的十分之一,且放射性持续时间从数十万年缩短到了几百年。 上海应用物理研究所的专家打了个比方:“这就像是用可降解塑料袋代替普通塑料袋,对环境的影响完全不在一个量级。 ”
目前,这座实验堆已经连续运行超过500天,为下一步建设10兆瓦模块化示范堆积累了关键数据。 按照计划,2029年将建成可为10万户家庭供电的示范堆,到2035年实现百兆瓦级商业化运行。届时,度电成本有望降至0.25元以下,比现在的煤电价格低30%。
这项技术的突破引起了国际社会的广泛关注。 巴基斯坦能源部长在参观民勤实验堆后表示:“这可能是解决我们国家能源短缺问题的最佳方案。”沙特、阿联酋等“一带一路”沿线国家已经派出专家团队来华交流。 中国核能行业协会的专家指出:“与传统核电站不同,钍基熔盐堆可以设计成模块化的‘核电池’,能够为远离电网的工业园区或海岛提供稳定电力。 ”
然而,要实现大规模商业化应用,仍有一系列挑战需要克服。 高温熔盐对材料的长期腐蚀效应需要更多时间验证,燃料循环处理系统的稳定性也需进一步优化。 国际原子能机构目前还没有针对这类反应堆的完整安全标准,这意味着中国需要与各国共同制定新的监管框架。
与此同时,美国、欧盟等国家和地区也在加速布局钍基熔盐堆技术。 美国能源部在2024年宣布重启熔盐堆研究计划,但业内专家估计其至少落后中国5-8年。 印度拥有全球第二大的钍储量,但由于技术瓶颈限制,其研发仍处于实验室阶段。
在甘肃沙漠中,这座不起眼的实验堆正在悄然改变全球能源竞争的格局。 它不像高楼大厦那样引人注目,但可能正是这座看似普通的建筑,开启了一个全新的能源时代。
当能源不再依赖有限的铀矿和复杂的地缘政治,当沙漠中的“石头”能够为整个城市提供电力,我们是否正在见证一个新时代的开启? 这个问题,或许只有时间才能给出答案。
