中國有50多座裝輕水堆核電站，武威的核反應堆將是第一座實驗釷反應堆。

科學家們對即將在中國開始測試的使用釷作為燃料的實驗性核反應堆感到興奮。盡管這種放射性元素以前曾在反應堆中進行過試驗，但專家表示，中國是第一個嘗試將該技術商業化的國家。

該反應堆的不同尋常之處在于它內部循環的是熔鹽而不是水。它有可能生產相對安全和廉價的核能，同時產生的極長壽命的放射性廢物比傳統反應堆少得多。

據甘肅省政府稱，位于戈壁沙漠郊區的武威實驗釷反應堆計劃在本月進行試運行。釷是一種弱放射性的銀色金屬，天然存在于巖石中，目前幾乎沒有工業用途。研究人員說，它是中國不斷發展的稀土采礦業的廢物，因此是進口鈾的有吸引力的替代品。

強大的潛力

“釷比鈾豐富得多，因此在 50 或 100 年后，當鈾儲量開始耗盡時，它將成為一項非常有用的技術，”澳大利亞核科學與技術中心的核工程師林登愛德華茲說悉尼的組織。但這項技術需要幾十年的時間才能實現，所以我們需要從現在開始，他補充道。

與中國研究人員密切合作的日本大磯國際釷熔鹽論壇前任主席吉岡律雄表示，中國于 2011 年啟動了熔鹽反應堆計劃，投資約 30 億元人民幣(5 億美元)。

由上海應用物理研究所 (SINAP) 運營的武威反應堆旨在產生僅 2 兆瓦的熱能，僅足以為 1,000 個家庭供電。如果試驗成功，中國希望到2030年建造一座373兆瓦的反應堆，可為數十萬家庭供電。

國家發改委能源研究所的能源建模師姜克軍表示，這些反應堆是幫助中國在 2050 年左右實現零碳排放目標的“完美技術”之一。

天然存在的同位素釷 232 不能進行裂變，但在反應堆中受到輻射時，它會吸收中子形成鈾 233，這是一種會產生熱量的裂變材料。

釷已在美國、德國和英國等國家的其他類型核反應堆中作為燃料進行測試，并且是印度核計劃的一部分。但迄今為止，它尚未證明具有成本效益，因為它的提取成本比鈾更高，并且與某些天然存在的鈾同位素不同，它需要轉化為裂變材料。

一些研究人員支持釷作為燃料，因為他們說與鈾相比，釷的廢物被武器化的可能性更小，但其他人則認為風險仍然存在。

資料來源：美國能源部/國際原子能機構

來自過去的爆炸

當中國啟動其實驗反應堆時，它將成為自 1969 年美國田納西州橡樹嶺國家實驗室的研究人員關閉他們以來運行的第一個熔鹽反應堆。這將是第一個以釷為燃料的熔鹽反應堆。與 SINAP 合作的研究人員表示，中國的設計復制了橡樹嶺的設計，但通過在制造、材料和儀器方面數十年的創新對其進行了改進。

與反應堆直接相關的中國研究人員沒有回應確認反應堆設計以及何時開始測試的請求。

劍橋麻省理工學院核工程師查爾斯福斯伯格說，與傳統核電站中的輕水反應堆相比，熔鹽反應堆的運行溫度要高得多，這意味著它們可以更有效地發電。

中國的反應堆將使用氟化鹽，當加熱到約 450 ºC 時，會熔化成無色透明液體。鹽作為冷卻劑從反應堆堆芯傳輸熱量。此外，熔鹽反應堆也不是固體燃料棒，而是使用液態鹽作為底物，使釷等燃料直接溶解到堆芯中。

熔鹽反應堆被認為是相對安全的，因為燃料已經溶解在液體中，并且它們在比傳統核反應堆更低的壓力下運行，從而降低了爆炸性熔毀的風險。

吉岡說，許多國家正在研究熔鹽反應堆——從鈾中產生更便宜的電力或使用輕水反應堆中的廢钚作為燃料——但只有中國正在嘗試使用釷燃料。

印度孟買巴巴原子研究中心的釷顆粒。圖片來源：Pallava Bagla/Corbis/Getty

下一代反應堆

福斯伯格說，中國的反應堆將成為“進行大量學習的試驗臺”，從分析腐蝕到表征循環時混合物的放射性核苷酸成分。

“我們將學習很多新科學，”英國班戈大學的核材料科學家 Simon Middleburgh 表示贊同。“如果他們讓我，我會在那里的第一架飛機上。”

中國的反應堆可能需要幾個月的時間才能全面運行。“如果途中出現任何問題，您將無法繼續，必須停下來重新開始，”米德爾堡說。例如，泵可能會發生故障，管道可能會腐蝕或可能會發生堵塞。盡管如此，科學家們對成功充滿希望。

熔鹽反應堆只是中國正在投資的眾多先進核技術中的一種。2002 年，一個政府間論壇確定了六項有前途的反應堆技術，這些技術將在 2030 年之前快速推進，包括用鉛或鈉氣體冷卻的反應堆。中國有針對所有這些人的計劃。

香港大嶼山集團能源咨詢公司的項目經理大衛菲什曼說，其中一些反應堆類型可以取代燃煤發電廠。“隨著中國邁向碳中和，它可以撤出(電廠)鍋爐，并用核反應堆對其進行改造。”