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据新华社11月4日报道,日前,中国科学院上海应用物理研究所宣布了一个重大喜讯:中国在甘肃武威自主研发建造的实验性钍熔盐反应堆首次在可控条件下实现了钍燃料向铀燃料的转换。这不仅仅意味着该反应堆首次投入了实验性运行状态,同时也意味着中国开拓的这条全球领先的技术路线是正确、可靠的。
据悉,该反应堆是中国核能研究院联合多个机构和大学建造的、目前全球唯一处于运行阶段的钍燃料熔盐反应堆,属于第四代先进核能系统,在全球范围内都是顶尖水平。并且和其他第四代压水反应堆核电站不同的是,它并不采用水作为冷却剂、使用传统的铀作为燃料,而是使用熔盐作为冷却剂、使用钍作为燃料。
对于中国来说,该反应堆最大的优势就是它使用钍燃料——中国并非产铀大国,目前中国超过一半的铀燃料和原材料都需要进口;相反,中国是钍矿的储备大国,仅白云鄂博矿区就能产出约100万吨钍,如果换算成燃料储备,可以让中国使用超过6万年。不过,钍本身的可裂变物质不足以引发链式反应,而中国研发的这种新型反应堆,靠的是使用其他中子源和裂变材料,将钍232转变为可引发链式反应的人工铀233。因此,这次中国首次将钍转变为铀,甚至可以说是全球核能发展史上的一座里程碑。
除此之外,它的另一大优势则是依靠高温熔盐而非水作为冷却剂。首先,这意味着此类核电站的选址不再需要像传统压水堆那样靠近大片水源以获得冷却水,即便是在甘肃这样的内陆地区也可以建造;其次,它具有极高的安全性,例如即便反应堆过热,液态熔盐的自然膨胀将使得核裂变自动停止,不会让核事故恶化;最后,它的放射物可溶解于合适的盐类化合物中,使得它的放射性废物排放量大幅降低,核电站周围的放射性水平远低于传统压水反应堆……
客观地说,在这一技术领域,中国并非首创,因为早在上世纪60年代,美国就在橡树岭国家实验室建造了世界上第一个可运行的1000兆瓦级熔盐反应堆。然而,由于当时的技术水平限制,美国很快放弃了该项目的研究,转而将压水反应堆作为技术重点。
而在新世纪到来后,中国则成为了在这一技术领域投入最大的国家。基于美国早期解密研究成果,中国上海应用物理研究所自主研发了这台目前全球唯一的钍燃料熔盐反应堆,并于去年6月首次开机满负荷运行、去年10月完成首次不停机燃料加注。正如该团队在中科院会议上所说的那样:“美国将研究成果公开并等待接班人,现在我们就是那个接班人——我们掌握了文献中的每一项技术,然后更进一步”。
目前来看,中国这套钍燃料熔盐反应堆系统是全球范围内成熟度最高、最完善的熔盐反应堆,也是最接近实用化的方案,超越了日本的富士熔盐反应堆项目和俄罗斯的FLiBe 熔盐反应堆,当然也超过了美国自己的爱达荷国家实验室熔盐反应堆。可以说,在这一领域,中国已站在世界的最高点,足以让全世界所有质疑中国核能水平的人闭嘴——因此在中国的这一喜讯传来之际,包括《核能工程》、《工程师在线》等多家专业外国媒体反而是纷纷发文祝贺、对该项目给予高度评价。毕竟,现在的中国已足以让他们信服。
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