中國科學(xué)院上海應(yīng)用物理研究所牽頭建成的2兆瓦液態(tài)燃料釷基熔鹽實(shí)驗(yàn)堆，首次實(shí)現(xiàn)釷鈾核燃料轉(zhuǎn)換，成為目前國際上唯一運(yùn)行并實(shí)現(xiàn)釷燃料入堆的熔鹽堆。這標(biāo)志著我國在國際上首次獲取了釷入熔鹽堆運(yùn)行后的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并初步證明熔鹽堆核能系統(tǒng)利用釷資源的技術(shù)可行性，進(jìn)一步鞏固了我國在國際熔鹽堆研究領(lǐng)域的領(lǐng)先地位，為未來釷資源的規(guī)?；_發(fā)利用和第四代先進(jìn)核能系統(tǒng)的開發(fā)提供了核心技術(shù)支撐與可行方案。

釷基熔鹽堆是一種高溫、常壓運(yùn)行的核反應(yīng)堆，不需要像傳統(tǒng)堆那樣面臨高壓帶來的風(fēng)險。一旦溫度過高，核反應(yīng)會自動下降直至停止，不會出現(xiàn)堆芯熔毀導(dǎo)致大量放射性物質(zhì)釋放的事故。設(shè)計(jì)中還包括“冷凍閥”等非能動安全措施，在異常情況下可將熔鹽排入臨界安全的緊急排放罐，從根本上杜絕嚴(yán)重事故。這種核電站無需建在沿海地區(qū)，因?yàn)槔鋮s時不需要水，同時具有本征安全、常壓工作和高溫輸出等優(yōu)點(diǎn)。

美國曾在上世紀(jì)50年代建設(shè)過釷基熔鹽堆核電站，但后來放棄了這一技術(shù)路線，主要是出于冷戰(zhàn)時期的戰(zhàn)略選擇。當(dāng)時技術(shù)路線的競爭主要在釷基熔鹽堆和钚基快堆之間，后者更易于生產(chǎn)武器用的核材料，因此獲得了優(yōu)先發(fā)展。此外，全球勘探發(fā)現(xiàn)的鈾資源豐富，石油供應(yīng)也充足，對開發(fā)釷資源缺乏緊迫性。直到21世紀(jì)，出于可持續(xù)發(fā)展和核廢料管理等考慮，釷基熔鹽堆技術(shù)才重新受到全球關(guān)注。

早在上世紀(jì)60年代末，中國科學(xué)院就提出釷基熔鹽堆的相關(guān)想法。到1970年，我國啟動了寫入中國核工業(yè)史的“728工程”，最初目標(biāo)是研制和建設(shè)釷基熔鹽堆。然而，由于當(dāng)時國家的整體科技水平和工業(yè)基礎(chǔ)無法支撐如此超前的技術(shù)，最終轉(zhuǎn)向了技術(shù)相對成熟的壓水堆路線，有了后來的秦山核電站。

如今，我國重新啟動釷基熔鹽堆的技術(shù)路線，主要基于國家戰(zhàn)略需求。我國釷資源豐富，高效利用釷資源可保障國家能源安全長達(dá)千年以上。研發(fā)釷基熔鹽堆、實(shí)現(xiàn)釷資源的工業(yè)應(yīng)用，可以在戰(zhàn)略上確保我國實(shí)現(xiàn)能源獨(dú)立。此外，用釷進(jìn)行燃料循環(huán)時，中途不會產(chǎn)生用來生產(chǎn)核武器的钚，可以預(yù)防核擴(kuò)散。印度、東南亞、非洲都是缺鈾少鈾但釷資源很多的地方，未來可以將釷基熔鹽堆建在那里，且不用擔(dān)心核擴(kuò)散問題，這種技術(shù)是惠及全人類的，能夠?yàn)闃?gòu)建人類命運(yùn)共同體作出貢獻(xiàn)。

釷基熔鹽堆的基本原理是將核燃料——釷-232溶解在高溫液態(tài)氟化鹽中，形成流動的燃料熔鹽。在堆芯發(fā)生核反應(yīng)時，釷-232會吸收中子，最終轉(zhuǎn)換為裂變材料——鈾-233，并持續(xù)燃燒。實(shí)現(xiàn)釷鈾循環(huán)意味著我們能夠?qū)⒌厍蛏蟽α控S富的釷資源有效利用起來，創(chuàng)造出一種全新的、可持續(xù)的核燃料供應(yīng)途徑。目前，實(shí)驗(yàn)堆已經(jīng)成功實(shí)現(xiàn)了公斤級釷燃料的入堆運(yùn)行，并探測到了釷-232轉(zhuǎn)換為鈾-233過程中的關(guān)鍵中間產(chǎn)物，這是驗(yàn)證釷鈾循環(huán)技術(shù)的重大進(jìn)展。

中國科學(xué)家在釷基熔鹽堆特有的關(guān)鍵技術(shù)上實(shí)現(xiàn)了全面突破，包括耐高溫抗腐蝕的特殊合金材料制備、熔鹽循環(huán)下的腐蝕控制技術(shù)、燃料在線分離與處理技術(shù)，以及主泵、換熱器等關(guān)鍵裝備的自主研制。核心材料、裝備、技術(shù)已實(shí)現(xiàn)從實(shí)驗(yàn)室研發(fā)到實(shí)驗(yàn)堆工程驗(yàn)證的重大跨越，整體國產(chǎn)化率超過90%，關(guān)鍵核心設(shè)備100%國產(chǎn)化，供應(yīng)鏈自主可控。

實(shí)驗(yàn)堆是釷基熔鹽堆實(shí)驗(yàn)堆—研究堆—示范堆“三步走”戰(zhàn)略中的第一步，目前正處于實(shí)驗(yàn)運(yùn)行階段，主要任務(wù)是獲取各種運(yùn)行數(shù)據(jù)，驗(yàn)證關(guān)鍵技術(shù)，為后續(xù)更大規(guī)模的堆型設(shè)計(jì)提供支撐。實(shí)驗(yàn)堆的建成和運(yùn)行，標(biāo)志著我國在釷基熔鹽堆研發(fā)上處于國際領(lǐng)先地位。實(shí)驗(yàn)堆是走向商業(yè)應(yīng)用的基石，正在申請國家重大科技任務(wù)，致力于攻克百兆瓦級示范堆的關(guān)鍵技術(shù)。目標(biāo)是力爭在2035年左右實(shí)現(xiàn)百兆瓦級示范堆的建成和并網(wǎng)發(fā)電，最終推動其工業(yè)化應(yīng)用，為國家“雙碳”目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)作出貢獻(xiàn)。