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中國科學家在釷熔鹽反應堆中成功完成新燃料重新裝載操作，標志着全球在探索釷作為鈾替代能源方面邁出重要一步，為清潔能源未來帶來新希望。
近日，中國科學家在清潔能源領域實現了一項關鍵突破：在一座正在運行的釷熔鹽反應堆中成功完成了新燃料的重新裝載操作。這一操作是在反應堆持續運行的狀態下進行的，標志着全球在探索以釷作為鈾的更安全、更丰富替代能源方面，邁出了意義深遠的一步。
隨着全球對清潔能源的需求日益增加，科學家們正在不斷探索新的技朮和能源形式，以應對環境危機和能源短缺的挑戰。在這一背景下，釷作為核能的一種替代燃料，因其獨特的優勢受到越來越多的關注。中國在這一領域的突破，標志着全球能源格局的潛在轉變，也為未來可持續發展的能源解決方案開辟了新天地。
釷是什么？
釷這一元素由瑞典化學家Jons Jakob Berzelius於1828年發現，并以北歐神話中的雷神Thor命名。它是一種輕微放射性的金屬，廣泛存在於全球的岩石和土壤中，尤其在印度和愛達荷州的儲量較為丰富。
釷的主要同位素是232Th，其他同位素的存在非常微弱。232Th最終會衰變成鉛同位素208Pb，但它的特殊之處在於，它能夠容易地吸收中子并轉化為233Th。同樣，這個新同位素會迅速發出一個電子和反中子，轉變為233Pa。其是一種鈀的同位素，半衰期為27天后進一步轉化為233U，這實際上是一種可用的核燃料。
然而，如何設計一個能使反應堆產生的233U比消耗的更多是一個巨大的挑戰
如果這一點能夠實現，釷作為核燃料的優勢將比鈾更加突出，因為鈾并不具備在傳統反應堆中“繁殖”燃料的能力。此外，將釷和鈈混合成混合燃料，并利用鈈消耗過程中產生鈾的特性，也是一項潛在的解決方案。
其中的關鍵在於找到合適的燃料混合與安排，以便有效吸收中子。釷還能吸收快中子，因此它有可能在快速熔鹽反應堆和其他正在開發的第四代反應堆中發揮作用，盡管其性能不如238U那樣理想。
自1960年以來，釷基反應堆的研究已取得一定進展，盡管至今仍有一些技朮障礙，導致其發展速度緩慢。釷反應堆的潛力，盡管如此，仍然被一些專家視為應對全球能源和環境問題的解決方案。然而，啟動這種技朮的高昂成本以及在曆史上對鈾基反應堆的投資，導致了釷的商業化應用進展緩慢。
20世紀70年代，液態金屬快中子反應堆/LMFBR被認為更具發展前景，釷的研究逐漸被美國政府放棄。進入21世紀后，許多工程師對釷反應堆的了解甚少，但如今，在印度和中國等國，釷反應堆的設計和開發正迎來新的契機。
中國釷反應堆技朮或開創核能新局面
釷反應堆一直被專家視為能源創新的下一個重大突破。部分科學家估計，中國內蒙古某釷礦的資源理論上可以滿足中國數萬年的能源需求，并且其產生的放射性廢料遠低於現有鈾反應堆。
該實驗反應堆位於戈壁灘，具備2兆瓦的熱電輸出能力。反應堆釆用熔鹽攜帶燃料并調控熱量，而釷則作為放射性燃料源。
而作為核燃料，釷相較於鈾具有若干顯著優勢。首先，釷在地殼中的含量更加丰富，且其產生的長壽命放射性廢物遠少於鈾。此外，釷的副產品不易武器化，從而大大降低了安全風險。當與熔鹽技朮結合時，釷反應器可在常規大氣壓力下運行，天然限制了過熱的風險，從而提高了整體安全性。
在全球大力推動清潔、安全能源的背景下，釷反應器因其獨特優勢而備受關注
中國核動力研究設計院研究員徐建軍及其位於中科院上海應用物理研究所的團隊，通過研究解密的美國文件，復刻了當年的實驗，并在此基礎上進一步推動技朮發展。
該團隊的努力取得了顯著成效。目前，反應堆的建設始於2018年，團隊規模從几十人擴展到400多人。許多研究人員放棄了假期，几乎全身心投入到項目中。該反應堆於2023年10月成功達到臨界狀態，并於2024年6月實現滿功率運行，僅四個月后便順利完成了在運行中對釷的更換任務。
徐直軍表示，“我們現在引領全球前沿。”他將這場國際競爭比作一則經典寓言，并補充道，“兔子有時會犯錯或變得懶惰，這時，烏龜就能抓住機會。”
此外，他還提到這一曆史性的時刻，指出“57年前的今天，也就是6月17日，中國成功引爆了第一顆氫彈。”如今，中國正力求在全球能源市場掀起類似的顛覆性變革。
目前，中國正在建設一座更大規模的釷熔鹽反應堆，預計將在2030年達到臨界狀態，并具備10兆瓦的發電能力。與此同時，中國船舶工業也公布了釷動力貨櫃船的藍圖，預計將實現零排放的海上運輸。
以上展示的技朮突破不僅展示了中國在核能領域的創新能力，更為全球能源轉型提供了嶄新的思路。隨着釷熔鹽反應堆技朮的不斷成熟，中國正在為全球清潔、安全能源的未來鋪設一條全新的道路。在全球日益關注環保與可持續發展的今天，釷作為未來核能的新型燃料，可能為解決能源危機和應對氣候變化提供切實可行的解決方案。而隨着技朮的不斷進步與應用的拓展，未來的能源格局或將因中國的這一創新而發生深刻變化。
