四川
夠用2萬(wàn)年！這不是關(guān)于太陽(yáng)能或風(fēng)能的夸張預(yù)測(cè)，而是中國(guó)剛剛解鎖的一種深埋于戈壁與稀土礦中的超級(jí)能量的保守估算。
當(dāng)全球仍在為鈾礦爭(zhēng)奪和核廢料難題困擾時(shí)，中國(guó)科學(xué)家在甘肅武威完成了一次“核燃料革命”。中國(guó)科學(xué)家們讓地球上儲(chǔ)量比鈾豐富得多的釷，在熔鹽堆中成功“燃燒”了起來(lái)。
這意味著，中國(guó)可能率先拿到了通往能源終極自由的鑰匙。
怎么講？
我們要知道，在傳統(tǒng)的核電領(lǐng)域，核心燃料一直是鈾，這也是全世界核電站繞不開(kāi)的主流選擇，但它從根源上就帶著一堆難以破解的先天短板。
首先，地球上能直接拿來(lái)用的鈾非常少，很多國(guó)家儲(chǔ)量有限，得花大價(jià)錢進(jìn)口。
另一方面，鈾在核反應(yīng)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的核廢料。這些核廢料具有極強(qiáng)的放射性，會(huì)持續(xù)很長(zhǎng)時(shí)間，有的甚至長(zhǎng)達(dá)數(shù)萬(wàn)年。
如何安全地處理和儲(chǔ)存這些核廢料，一直是全球核能發(fā)展面臨的重大難題。就像一個(gè)甩不掉的“燙手山芋”，處理不好就會(huì)對(duì)環(huán)境和人類健康造成嚴(yán)重威脅。
此外，傳統(tǒng)鈾基核電反應(yīng)堆必須靠大量淡水降溫，機(jī)組還要在高壓環(huán)境下運(yùn)行，如同巨型高壓鍋，一旦失控就存在堆芯熔毀、放射性泄漏的風(fēng)險(xiǎn)。
也正因這些與生俱來(lái)的安全短板，傳統(tǒng)鈾基核電站常被貼上“不安全”的標(biāo)簽，即便政府投入巨額資金推進(jìn)核電站建設(shè)，也常因民眾對(duì)安全風(fēng)險(xiǎn)的擔(dān)憂而遭遇抵制。
所以說(shuō)，傳統(tǒng)鈾基核電肯定不是通往能源終極自由的路徑。那么，出路在哪里？
當(dāng)科學(xué)家們將目光從稀缺的“鈾礦脈”上移開(kāi)，投向更廣闊的元素周期表時(shí)，一種長(zhǎng)期被忽視的銀灰色金屬，釷，重新進(jìn)入了視野。
它之所以被選中，是因?yàn)樗峁┝艘环N近乎完美的能源解決方案。
釷本身并不能像鈾那樣直接燃燒，但在“熔鹽堆”的特殊反應(yīng)堆中，釷原子被中子轟擊后，會(huì)轉(zhuǎn)化為可高效裂變的人造鈾 - 233，相當(dāng)于在反應(yīng)堆內(nèi)搭建了一座“微型燃料加工廠”，實(shí)時(shí)將釷轉(zhuǎn)化為核燃料并發(fā)電。
令人矚目的是，釷的能量是驚人的，1克釷裂變產(chǎn)生的能量，相當(dāng)200克鈾的發(fā)電量。
在放射性方面，釷也表現(xiàn)卓越。釷燃料循環(huán)產(chǎn)生的放射性總量比鈾少很多，其裂變產(chǎn)物多為短半衰期核素，幾百年后放射性便會(huì)大幅降低，安全性顯著提升。
釷基反應(yīng)堆的設(shè)計(jì)進(jìn)一步強(qiáng)化了其“固有安全”的特性，釷基反應(yīng)堆就像一個(gè)特別“穩(wěn)重”的能量生產(chǎn)者。常溫下呈固態(tài)，即便發(fā)生故障，冷卻劑也會(huì)自動(dòng)流入地下安全罐凝固，形成 “安全鎖”，從根源上避免堆芯熔毀和放射性泄漏事故。
更重要的是，傳統(tǒng)鈾反應(yīng)堆會(huì)產(chǎn)生可制造核武器的钚，存在核擴(kuò)散風(fēng)險(xiǎn)，而釷反應(yīng)堆無(wú)法產(chǎn)生這類材料，能讓核能更安全地服務(wù)于和平用途。
這項(xiàng)面向未來(lái)的技術(shù)，最早由美國(guó)開(kāi)展研究。
上世紀(jì)50至60年代，位于橡樹(shù)嶺的美國(guó)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室率先建造了世界首個(gè)液態(tài)燃料熔鹽實(shí)驗(yàn)堆，并成功運(yùn)行了數(shù)年。該實(shí)驗(yàn)堆不僅驗(yàn)證了技術(shù)可行性，更實(shí)現(xiàn)了釷鈾燃料循環(huán)的演示，被譽(yù)為當(dāng)時(shí)最先進(jìn)的反應(yīng)堆設(shè)計(jì)之一。
這條本可改變能源歷史的路徑卻在70年代初戛然而止。
在冷戰(zhàn)背景下，美國(guó)核能政策的優(yōu)先方向是發(fā)展更能直接生產(chǎn)武器級(jí)钚的反應(yīng)堆，以滿足軍事需求。
同時(shí)，熔鹽堆在材料腐蝕、在線燃料處理等工程上面臨著當(dāng)時(shí)難以突破的技術(shù)瓶頸。最終，這項(xiàng)充滿潛力的研究被悄然封存，成了一段“未完成的革命”。
“氫彈之父”愛(ài)德華·泰勒曾評(píng)價(jià)美國(guó)的這一選擇為“一個(gè)可以原諒的錯(cuò)誤”。
當(dāng)年因戰(zhàn)略選擇與技術(shù)限制而被擱置的構(gòu)想，在數(shù)十年后，因中國(guó)對(duì)能源自主、安全與可持續(xù)性的深刻追求，被重新點(diǎn)亮。
中國(guó)的研發(fā)之路，始于對(duì)自身能源國(guó)情的清醒認(rèn)知。
我國(guó)鈾資源匱乏、對(duì)外依存度高，而釷儲(chǔ)量居全球前列，且多與稀土伴生，開(kāi)采成本低，恰好契合“貧鈾富釷”的發(fā)展需求。
早在20世紀(jì)70年代，我國(guó)就曾啟動(dòng)“728 工程”，初步探索釷基熔鹽堆技術(shù)，雖因當(dāng)時(shí)科技與工業(yè)基礎(chǔ)有限轉(zhuǎn)向壓水堆路線，卻為后續(xù)研發(fā)埋下了技術(shù)伏筆。
進(jìn)入 21 世紀(jì)，能源安全與低碳轉(zhuǎn)型的需求日益迫切，2011年，中科院正式啟動(dòng)釷基熔鹽堆的科技專項(xiàng)，由上海應(yīng)物所牽頭，集結(jié)全國(guó)頂尖力量，攻堅(jiān)美國(guó)當(dāng)年未能突破的核心難題。
歷經(jīng)十余年深耕，終于在甘肅武威建成全球首座2兆瓦液態(tài)燃料釷基熔鹽實(shí)驗(yàn)堆，先后實(shí)現(xiàn)首次臨界、滿功率運(yùn)行，更完成了世界首例釷鈾核燃料轉(zhuǎn)換，成為目前全球唯一運(yùn)行并實(shí)現(xiàn)釷燃料入堆的國(guó)家。
如今，我國(guó)釷基熔鹽堆實(shí)驗(yàn)堆國(guó)產(chǎn)化率超90%，關(guān)鍵核心設(shè)備100%自主可控，不僅續(xù)寫(xiě)了美國(guó)未完成的技術(shù)革命，更走出了一條貼合中國(guó)國(guó)情、兼具安全與效率的第四代核電路線。
這一突破帶來(lái)的影響是全方位。
在國(guó)家能源戰(zhàn)略層面，它有望從根本上改變我國(guó)鈾資源高度依賴進(jìn)口的局面，憑借豐富的釷儲(chǔ)量，為未來(lái)千年甚至更長(zhǎng)時(shí)間的能源安全提供根本保障。
以甘肅為代表的內(nèi)陸省份，此前因地理原因無(wú)法擁有鈾基核電，從此以后，可借此實(shí)現(xiàn)從傳統(tǒng)資源型地區(qū)向科技創(chuàng)新高地的轉(zhuǎn)型，并有力帶動(dòng)有色金屬、新材料、先進(jìn)制造等產(chǎn)業(yè)集群協(xié)同發(fā)展，進(jìn)一步完善我國(guó)核電產(chǎn)業(yè)的整體布局。
而從能源綜合利用的角度出發(fā)，熔鹽堆運(yùn)行所產(chǎn)生的高達(dá)700℃的溫度，使其不僅能發(fā)電，還可用于規(guī)模化海水淡化、高溫制氫等多元領(lǐng)域，進(jìn)而與風(fēng)電、光伏等可再生能源深度融合，構(gòu)建清潔低碳、多能互補(bǔ)的新型能源體系。
研究人員展望，到2035年，百兆瓦級(jí)示范堆有望建成并實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)發(fā)電。這意味著不久的將來(lái)，我國(guó)能源格局將發(fā)生深刻變化。
值得強(qiáng)調(diào)的是，釷基熔鹽所具備的防核擴(kuò)散特性，使其特別適合在國(guó)際上推廣。對(duì)于印度、東南亞、非洲等鈾資源匱乏但釷資源豐富的地區(qū)，該項(xiàng)技術(shù)有望成為理想的清潔能源選擇。
可以預(yù)見(jiàn)，隨著這項(xiàng)技術(shù)逐步走向世界，全球能源競(jìng)爭(zhēng)與供給格局，也將迎來(lái)劃時(shí)代的重塑。
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