我國(guó)第四代先進(jìn)核能技術(shù)研發(fā)取得關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)進(jìn)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(shí)驗(yàn)堆近日已獲得由國(guó)家核安全局頒發(fā)的運(yùn)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(yùn)行許可證后，上述實(shí)驗(yàn)堆即可進(jìn)行首次裝料，由此進(jìn)入“帶核運(yùn)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(yùn)行過(guò)程，正式運(yùn)行仍需時(shí)日。

據(jù)澎湃新聞了解，中國(guó)的釷基熔鹽堆研究進(jìn)展近年來(lái)處于國(guó)際前列。有別于目前全球新建核電項(xiàng)目普遍采用的第三代核電技術(shù)，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(jìn)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(kuò)散性能和經(jīng)濟(jì)性更好等特點(diǎn)，近年來(lái)成為國(guó)際先進(jìn)核能研發(fā)的熱點(diǎn)。上述釷基熔鹽實(shí)驗(yàn)堆是國(guó)家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)項(xiàng)目，由中國(guó)科學(xué)院上海應(yīng)用物理研究所自主設(shè)計(jì)并營(yíng)運(yùn)。

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(shù)屬于熱中子增殖堆，能將釷轉(zhuǎn)化為可裂變的鈾-233。我國(guó)“富釷貧鈾”，實(shí)現(xiàn)釷基燃料的高效利用，對(duì)我國(guó)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(shù)優(yōu)勢(shì)，使用高溫熔鹽作為冷卻劑，具有高溫、低壓、高化學(xué)穩(wěn)定性、高熱容等熱物特性;無(wú)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(yīng)堆;熔鹽堆采用無(wú)水冷卻技術(shù)，只需少量的水即可運(yùn)行，可在干旱地區(qū)實(shí)現(xiàn)高效發(fā)電;熔鹽堆輸出溫度可達(dá)七百攝氏度以上，既可用于發(fā)電，也可用于工業(yè)熱應(yīng)用、高溫制氫以及氫吸收二氧化碳制甲醇等，實(shí)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(jì)40年代末的美國(guó)，橡樹(shù)嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室于1965年建成液態(tài)燃料熔鹽實(shí)驗(yàn)堆，這是迄今世界上唯一建成并運(yùn)行的液態(tài)燃料反應(yīng)堆，也是唯一成功實(shí)現(xiàn)釷基核燃料(鈾-233) 運(yùn)行的反應(yīng)堆。但由于彼時(shí)“冷戰(zhàn)”的考慮，側(cè)重于民用的熔鹽堆計(jì)劃下馬，美國(guó)熔鹽堆研發(fā)中止。20世紀(jì)70年代初，中國(guó)也曾選擇釷基熔鹽堆作為發(fā)展民用核能的起點(diǎn)，但限于當(dāng)時(shí)的科技、工業(yè)和經(jīng)濟(jì)水平，后轉(zhuǎn)為壓水堆，也就是秦山一期工程。

2011年，中國(guó)科學(xué)院圍繞國(guó)家能源安全與可持續(xù)發(fā)展需求，部署啟動(dòng)了首批中國(guó)科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)(A類)“未來(lái)先進(jìn)核裂變能——釷基熔鹽堆核能系統(tǒng)(TMSR)”，計(jì)劃用20年左右的時(shí)間，在國(guó)際上首先實(shí)現(xiàn)釷基熔鹽堆的應(yīng)用，同時(shí)建立釷基熔鹽堆產(chǎn)業(yè)鏈和相應(yīng)的科技隊(duì)伍。2017年4月，甘肅省武威市與中國(guó)科學(xué)院簽訂了在該市民勤縣建設(shè)釷基熔鹽堆核能系統(tǒng)項(xiàng)目的戰(zhàn)略合作框架協(xié)議，該項(xiàng)目分兩期建設(shè)，總投資220億元。2018年9月，該項(xiàng)目開(kāi)工建設(shè)，2021年，主體工程完工。

在第四代核能系統(tǒng)國(guó)際論壇(GIF)框架下，共有6種技術(shù)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(shù)的設(shè)計(jì)均符合“可持續(xù)性、經(jīng)濟(jì)性、安全與可靠性、廢物最小化、防擴(kuò)散和實(shí)體保護(hù)”的目標(biāo)。

在國(guó)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(xiàng)目，是全球首座具有第四代核電技術(shù)主要特征的球床模塊式高溫氣冷堆核電站。該項(xiàng)目于2021年底實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)發(fā)電，并在2022年首次實(shí)現(xiàn)雙堆初始滿功率運(yùn)行。

中國(guó)是世界上第8個(gè)擁有快堆技術(shù)的國(guó)家。2011年7月，中核集團(tuán)自主設(shè)計(jì)、建造的中國(guó)實(shí)驗(yàn)快堆成功并網(wǎng)發(fā)電，2012年5月被國(guó)家科技部驗(yàn)收。2017年12月29日，中核集團(tuán)在福建省霞浦縣宣布示范快堆工程土建開(kāi)工。示范快堆工程采用單機(jī)容量60萬(wàn)千瓦的快中子反應(yīng)堆，計(jì)劃于2023年建成投產(chǎn)。