11月1日,中國科學院對外證實,由中國科學院上海應用物理研究所(下稱「上海應用物理研究所」)牽頭打造的2兆瓦液態燃料釷基熔鹽實驗堆,近期成功完成釷鈾核燃料的首次轉換。
這一成果不僅填補了國際空白——首次獲取釷元素進入熔鹽堆運行後的實驗數據,更讓該堆成為當前全球唯一在運行且實現釷燃料入堆的熔鹽堆,為熔鹽堆核能系統利用釷資源的技術可行性,提供了關鍵初步驗證。
這座實驗堆於2020年1月正式動工,2024年6月首次達到滿功率運行標準,同年10月又創下全球首次熔鹽堆加釷的紀錄,一系列進展推動我國在國際上率先建成兼具特色與優勢的熔鹽堆、釷鈾燃料循環研究平台。截至目前,該堆整體國產化率已超90%,關鍵核心設備實現100%國產化,供應鏈完全自主可控。
團隊負責人、上海應用物理研究所所長戴志敏明確目標:以2035年為節點,建成百兆瓦級釷基熔鹽堆示範工程並落地應用,加速技術升級與工程轉化,為國家開闢安全可靠的釷基能源發電新路徑。
作為我國第四代核裂變反應堆技術的核心代表,釷基熔鹽堆的安全特性尤為突出。不同於多數核反應堆需在高壓環境下運行,它全程在常壓狀態下工作,從根本上消除了高壓爆炸的風險。
更值得關注的是,核裂變技術雖已實現商業化成熟應用,但核燃料供應短缺問題日益緊迫。自然界中,僅鈾-235可直接作為核燃料,但其在天然鈾中的佔比僅為0.7%。截至2021年1月1日,全球已探明的可開採鈾資源總量約791萬噸,若僅依賴鈾-235供能,最多隻能支撐不到100年。我國面臨的挑戰更為嚴峻:鈾資源儲量有限,對外進口依賴度超過70%。
換一種思路利用覈資源成為破局關鍵。我國擁有位居世界前列的釷資源儲量,且通過釷鈾循環技術可生成鈾-233,進而通過核裂變釋放巨大能量。由此,釷基熔鹽堆成為契合我國資源稟賦的核能發展優選方向。
據上海應用物理研究所負責人介紹,下一步將通過與國家電力投資集團等能源領域領軍企業深度合作,共建釷基熔鹽堆產業鏈和供應鏈。
截至目前,已有多家上市公司深度參與釷基熔鹽堆研發,涵蓋技術合作、裝置研製及實驗堆項目執行等環節。
在相關年報資料中,上海電氣分析公司能源裝備核心競爭力時明確提到,公司佈局了包括釷基熔鹽堆、高溫氣冷堆在內的四代核電技術與核聚變大科學裝置,已全面覆蓋國內現有核電技術路線,核島主設備國內綜合市場佔有率也持續穩居行業第一。
上海電氣在2兆瓦液態燃料釷基熔鹽實驗堆(簡稱「TMSR-LF1」)建設過程中承擔了重要的角色。公開信息顯示,2018年,上海電氣電站集團與中國科學院上海應用物理所簽訂了釷基熔鹽堆試驗項目合同,將為其提供核熱側主熔鹽、二次熔鹽換熱裝置等設備。2020年1月,上海電氣核電設備承製的項目堆容器筒體組件起運發往甘肅項目現場。寶色股份在2017年承製並於2018年交付了上海電氣關於中國科學院上海應用物理研究所 「釷基熔鹽堆綜合仿真實驗平台項目」主容器部分相關設備的加工承攬合同。
海陸重工今年3月答投資者問時透露,公司有參與釷基熔鹽實驗堆項目,公司承製的TMSR-LF1項目安全專設——餘排換熱裝置順利通過上海應用物理研究所專家組的驗收。
此外,上海建工參與建設了上述釷基熔鹽實驗堆及配套工程項目,助力釷基熔鹽堆建造研發。
浙富控股子公司四川華都核設備製造有限公司(下稱「華都公司」)與上海應用物理研究所簽訂過關於「釷基熔鹽堆綜合仿真實驗平台項目」關鍵設備調節棒/補償棒驅動機構工程樣機設備採購合同,並於2017年6月驗收交付。2018年8月,華都公司與上海應用物理研究所簽訂了關於TMSR-LF1控制棒系統採購合同,工程供貨也早已全面完成。
華菱鋼鐵子公司華菱湘鋼於2020年研發出第四代核電釷基熔鹽堆安全容器用SA738Gr.B,最大厚度達到150mm,應用於位於甘肅武威的世界釷基熔鹽堆首堆。經過海陸重工及中國科學院專家檢測,鋼板各項質量指標均優於標準要求。
本文來源:上海證券報,原文標題:《我國核能科技新突破!有望打破核電對鈾依賴》