戈壁滩上的钍基熔盐实验堆园区。上海应物所供图

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。

由此，我国在国际上首次获取了钍入熔盐堆运行后的实验数据，并初步证明熔盐堆核能系统利用钍资源的技术可行性，进一步巩固了我国在国际熔盐堆研究领域的引领地位，为我国未来规模化开发利用钍资源、发展第四代先进核能系统提供了核心技术支撑与可行方案。

如果在网上检索，我们大概率可以看到钍基熔盐堆的一些“趣闻”。例如，它是美国曾经放弃的技术路线；中国曾考虑研制，但研制进程一度被搁置。那么，钍基熔盐堆究竟是一种什么样的核反应堆，美国为何放弃，中国为何要重启研制，它的安全性如何？针对这些问题，《中国科学报》采访了上海应物所所长、钍基熔盐堆核能系统战略性先导科技专项负责人戴志敏和副所长蔡翔舟。

无需依水而建，出事故能自然停下来

《中国科学报》：钍基熔盐堆核能系统被称为“第四代核电”，这种核电站与传统核电站有什么不同？安全性如何？

戴志敏：与传统核电站相比，钍基熔盐堆是高温、常压运行，不需要像传统堆那样面临高压带来的风险。一旦温度升得过高，核反应会自动下降直至停止，不会出现堆芯熔毁导致大量放射性物质释放的事故。此外，设计中还有“冷冻阀”等非能动安全措施，在异常情况下可将熔盐排入临界安全的紧急排放罐，从根本上杜绝了严重事故。2016年，美国《麻省理工科技评论》曾将其评为“失效安全”的核能技术，也就是说，出现任何事故时，熔盐堆都能自然停下来，不会造成放射性物质泄漏。

蔡翔舟：我们现在正在做的是钍基熔盐堆核能系统，是以钍作为核燃料、以液态氟化物熔盐作为冷却剂的反应堆核能系统，属于国际上正在发展的第四代先进核能之一。

它最大的特点是冷却时不需要水，所以核电站无需建在沿海地区。同时，它还有本征安全、常压工作和高温输出等优点。

目前，国际核能已进入第四代反应堆研发期。第一代反应堆是上世纪50年代开始的早期原型堆，证明核反应堆是可用的，如美国希平港原型压水堆核电站、英国卡德豪尔原型天然铀石墨气冷堆核电站等。上世纪70年代，石油涨价引发的能源危机促进了核电的发展，由此产生了第二代反应堆——大型商用堆，如福岛核电站等。第三代反应堆是先进轻水堆，具有更好的安全性和经济性，特别是有非能动安全系统和严重事故应对措施。经过改进的第三代反应堆，还可以进一步降低发电成本，如我国的华龙一号、美国西屋公司设计的AP1000等。

既能满足能源需求，又能预防核扩散

《中国科学报》：美国曾在上世纪50年代建设过钍基熔盐堆核电站，此后为何放弃了这条路线？

蔡翔舟：美国放弃钍基熔盐堆是出于冷战时期的战略选择。当时技术路线的竞争主要在钍基熔盐堆和钚基快堆之间，后者更易于生产用于武器的核材料，因此获得了优先发展。“氢弹之父”爱德华·泰勒生前曾评价美国的这一选择为“一个可以原谅的错误”。此外，当时全球勘探发现的铀资源丰富，石油供应也充足，对开发钍资源缺乏紧迫性。直到21世纪，出于可持续发展和核废料管理等考虑，钍基熔盐堆技术才重新受到全球关注。

《中国科学报》：我国曾经也考虑过做钍基熔盐堆核电站，后来为何没有做成？

戴志敏：早在上世纪60年代末，中国科学院就提出发展钍基熔盐堆的相关想法，1970年，我国启动了写入中国核工业史的“728工程”。“728工程”是中国核电的起点，最终建成了秦山核电站，但其最初目标其实是研制和建设钍基熔盐堆。1971年，上海应物所建成了熔盐（冷态）零功率堆。然而，由于当时国家的整体科技水平和工业基础无法支撑如此超前的技术，因此在1972年转向了技术相对成熟的压水堆路线，并有了后来的秦山核电站。

《中国科学报》：为何我国如今又重新启动了这一技术路线？

戴志敏：重新启动钍基熔盐堆的技术路线，主要基于国家战略需求。我国钍资源丰富，钍储量远高于铀储量，且与稀土资源伴生，高效利用钍资源可保障国家能源安全长达千年以上。研发钍基熔盐堆、实现钍资源的工业应用，可以在战略上确保我国实现能源独立。

同时，与传统核技术不同，用钍进行燃料循环时，中途不会产生用来生产核武器的钚，因此，可以预防核扩散。印度、东南亚、非洲都是缺铀少铀但钍资源很多的地方。未来，可以将钍基熔盐堆建在那里，且不用担心核扩散问题，所以这种技术是惠及全人类的，能够为构建人类命运共同体作出贡献。

蔡翔舟：国家对能源技术的长远发展有战略性要求。钍基熔盐堆是可以全覆盖“一带一路”区域的清洁高效能源系统，与高温熔盐储能、高温制氢、太阳能、风能、煤气油化工相结合，能够形成多能互补低碳复合能源系统和低碳化工体系。

新世纪以来，我国工业实力有了显著提升。2009年前后，中国科学院党组提出要聚焦“战略性、前瞻性、基础性”领域。钍基熔盐堆在资源利用、安全和核废料处理方面具有独特优势，符合国家对未来核能技术的创新体系构建需求。

关键核心设备100%国产化，2035年有望并网发电

《中国科学报》：钍基熔盐堆的基本技术原理是什么？实现钍铀转换意味着什么？

戴志敏：基本原理是将核燃料——钍-232熔解在高温液态氟化盐中，形成流动的燃料熔盐。在堆芯发生核反应时，钍-232会吸收中子，最终转换为裂变材料——铀-233，并持续燃烧。实现钍铀循环意味着我们能够将地球上储量丰富的钍资源有效利用起来，创造出一条全新、可持续的核燃料供应途径。

蔡翔舟：目前，钍基熔盐堆的实验堆已经成功实现了公斤级钍燃料的入堆运行，并探测到钍-232转换为铀-233过程中的关键中间产物。这是验证钍铀循环技术的重大进展。

《中国科学报》：中国科学家突破了哪些关键核心技术？

蔡翔舟：我们在钍基熔盐堆特有的关键技术上实现了全面突破，包括耐高温抗腐蚀的特殊合金材料制备、熔盐循环下的腐蚀控制技术、燃料在线分离与处理技术，以及主泵、换热器等关键装备的自主研制。目前，核心材料、装备、技术已实现从实验室研发到实验堆工程验证的重大跨越，整体国产化率超过90%，关键核心设备100%国产化，供应链自主可控。

《中国科学报》：实验堆在我国钍基熔盐堆核电站发展中处于什么阶段？钍基熔盐堆核电站大约什么时候可以真正用于能源生产？

蔡翔舟：实验堆是钍基熔盐堆实验堆—研究堆—示范堆“三步走”战略的第一步，目前正处于实验运行阶段，主要任务是获取各种运行数据，验证关键技术，为后续更大规模的堆型设计提供支撑。实验堆的建成和运行，标志着我国在钍基熔盐堆研发上处于国际领先地位。

戴志敏：实验堆是走向商业应用的基石。我们正在申请国家重大科技任务，致力于攻克百兆瓦级示范堆的关键技术。同时，我们也正与国家电投等央企深度合作，创新体制机制，目标是力争在2035年左右建成百兆瓦级示范堆并实现网发电，最终推动工业化应用，为国家“双碳”目标的实现作出贡献。

（原载于《中国科学报》 2025-11-03 第1版 要闻）