【文/科工力量專欄作者 鐵流】

前言

不久前，甘肅武威釷基熔鹽堆進行了試運行。釷基熔鹽堆成功擺脫了之前鈾和钚元素為燃料的核能發(fā)電模式，改用以放射性極低的釷元素為核燃料，在核能發(fā)電領域具有劃時代意義。相對于項目奠基時“道士做法保平安”的鬧劇，之后的建設和裝機，以及本次順利試運行均體現(xiàn)出我國在核電領域深厚的技術實力。一旦釷基熔鹽堆核能系統(tǒng)技術成熟投入使用，對于我國核電產(chǎn)業(yè)的進步和能源安全都有積極作用。

釷基熔鹽堆優(yōu)點多，中國釷儲量豐富

第四代核能系統(tǒng)國際論壇（GIF）共推薦了6種先進核能系統(tǒng)：鈉冷快堆（SFR）、超高溫氣冷堆（VHTR）、超臨界水堆（SCWR）、氣冷快堆（GFR）、鉛冷快堆（LFR）和熔鹽堆（MSR），作為四代核電的候選堆型。

釷基熔鹽堆是6種第四代反應堆之一，在固有安全性、經(jīng)濟性、核資源可持續(xù)發(fā)展等方面具有優(yōu)勢。熔鹽堆的起源源于軍事需要，半個多世紀前，美國空軍啟動Aircraft Nuclear Propulsion，為轟炸機尋求航空核動力，美國橡樹嶺國家實驗室承擔了Aircraft Nuclear Propulsion中核能引擎反應堆的研發(fā)任務，于1954年建成第1個用于軍用空間核動力研究的2.5MW熔鹽堆。

在上世紀60年代，美國橡樹嶺國家實驗室成功運行了8MW熔鹽實驗堆3000小時，證明了熔鹽堆的可行性。不過，由于戰(zhàn)略導彈的異軍突起，使核動力轟炸機變?yōu)殡u肋，熔鹽堆也隨之轉向民用。然而，冷戰(zhàn)時期美國政府更加青睞適合生產(chǎn)武器用钚、具有軍民兩用前景的鈉冷快堆，放棄了更適合釷鈾燃料循環(huán)、側重于民用的熔鹽堆。

在上世紀70年代，蘇聯(lián)也開始研究熔鹽堆。不過，受切爾諾貝利核事故與蘇聯(lián)解體的影響，相關研究近乎停滯。

在70年代，清華大學也曾經(jīng)研究過熔鹽堆，但受資金限制，主要側重于前期技術預研，并未建設實驗堆。1971年，上海“728工程”建成了零功率冷態(tài)熔鹽堆并達到臨界，可限于當時的科技、工業(yè)和經(jīng)濟水平，后轉為建設輕水反應堆。

雖然中美蘇都曾經(jīng)放棄熔鹽堆，但這并非熔鹽堆本身存在致命技術缺陷，更多的只是時運不濟，熔鹽堆技術是非常先進的，潛力也是非常巨大的。

首先，熔鹽堆具有較高的安全性。液體熔鹽堆采用高溫熔鹽作核燃料，燃料已經(jīng)融在了液體中，它們的工作壓力比常規(guī)核反應堆更低，降低了爆炸性熔毀的風險。同時，熔鹽兼作載熱劑，不需專門制作燃料組件，因而杜絕了堆芯融化事故發(fā)生的可能。加上熔鹽的低蒸氣壓減少了破口事故的發(fā)生，即便發(fā)生破口事故，熔鹽在環(huán)境溫度下也會迅速凝固，能夠防止事故進一步擴展。

其次，熔鹽堆可有效利用核資源和防止核擴散。由于釷基熔鹽堆所使用的釷很難用于核武器制造，因而推廣釷基熔鹽堆能大幅降低核擴散的風險。因此，一些科學家支持將釷作為燃料，因為與鈾相比，釷的廢料被武器化的可能性更小。

再次，釷基熔鹽堆的熱功率密度和發(fā)電效率高。釷基熔鹽堆的堆芯結構較為簡單，因而可以設計成具有較高功率輸出的小型反應堆。釷基熔鹽堆發(fā)電效率高達45%—50%，麻省理工學院的核工程師CharlesForsberg說，與常規(guī)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，意味著它們的發(fā)電效率更高。

最后，釷的儲量非常豐富。地球地層中釷的儲量較高，如螢石礦中就含有釷，儲量遠高于鈾和钚等元素。釷礦來源豐富，世界各國已探明儲量達幾百萬噸，我國20多個省和地區(qū)都已發(fā)現(xiàn)具有相當數(shù)量的釷資源，探明儲量位居世界前三，2005年中國科學院的資料顯示，僅內蒙古白云鄂博礦區(qū)釷儲量約為22萬噸。

諾貝爾物理學獎獲得者，卡羅·盧比亞曾表示，如果用釷來發(fā)電，按照目前的電能消耗來算，中國釷的儲量能夠保證未來許多個世紀的發(fā)電供應，大致可以使用兩萬年。必須指出的是，中國的鈾礦儲備雖然并不出眾，但釷的儲量非常豐富，一旦釷基熔鹽堆大規(guī)模投入商業(yè)運營，中國基本不必為核燃料來源擔憂。

正是因為釷基熔鹽堆有上述優(yōu)點，以及中國釷儲量豐富，早些年，中國科學院啟動了“未來先進核裂變能”戰(zhàn)略性先導科技專項，釷基熔鹽堆核能系統(tǒng)作為其兩大部署內容之一，計劃用20年左右的時間，致力于研發(fā)第四代先進裂變反應堆核能系統(tǒng)，實現(xiàn)核燃料多元化、防止核擴散和核廢料最小化等戰(zhàn)略目標。本次甘肅的釷基熔鹽堆試運行，則是我國在釷基熔鹽堆方面取得的階段性成果。

不必對核電站修建在內陸畏之如虎

受切爾諾貝利核事故和福島核事故的影響，核電的安全性一直備受爭議，不少人甚至“談核色變”，對于在我國腹地修建核電站的爭議始終未平息。根據(jù)官媒報道，我國計劃在甘肅省建立兩座釷基熔鹽堆核電站，本次武威的核電站只是其中一座。此前，江西彭澤核電站、湖北咸寧核電站、湖南桃花江核電站在等待批復時就遭到非議，認為內陸不適合建核電站。

其實，核電站修在內陸還是海邊對安全性影響不大。過去，中國過去主要將核電站修建在海邊，并非純粹因為技術原因，而是綜合經(jīng)濟等因素考慮的結果。經(jīng)濟方面，由于中國東南沿海地區(qū)人口稠密，經(jīng)濟比較發(fā)達，對電力的需求相對較高。如果將核電站建設在中西部地區(qū)，遠程輸電將會造成較大的電能損耗，非常不經(jīng)濟，畢竟當時沒有特高壓輸電技術，西電東輸缺乏技術基礎。

誠然，很多核電站確實選址在海邊、河口、湖畔，有利于核電站取水，但這并非決定性因素。事實上，在內陸建設核電站完全可以使用冷卻塔，冷卻塔和全國內陸的火力發(fā)電站基本沒有太大區(qū)別，這是在技術上和經(jīng)濟上都比較成熟的方案。

從全球來看，一共有400多臺正在運行的核電機組，其中，內陸核電站核電機組數(shù)量超過200臺，占到大約一半左右。美國的內陸核占美國核電機組總量比例超過60%；加拿大的內陸核電機組比例超過80%。必須指出的是，如果不統(tǒng)計中國修建的核電站的話，全球修建在內陸的核電站的比例還會更高。根據(jù)美國的法律法規(guī)，在核電站安全審查上，從不區(qū)分沿海核電站和內陸核電站。

即便從事故后災害影響的角度看，沿海核電站和內陸核電站也沒啥區(qū)別。國際原子能機構（IAEA）在2015年發(fā)布了關于福島核電站一千兩百多頁的事故報告書，報告指出，在熔堆過程中，高揮發(fā)性核素如Cs-137、I-131、Xe-133、Te-132占總活度的99.9%以上。IAEA報告中還指出福島核事故大氣泄漏的Cs-137總活度與切爾諾貝利事故釋放的Cs-137總活度在一個數(shù)量級上。而且這些放射性物質會隨著氣流和降雨擴散到周邊地區(qū)以及全球。

因此，沿海修建核電站會更安全，或發(fā)生事故后對環(huán)境影響小的觀點是站不住腳的。

過去中國主要在沿海建造核電站，大多是基于經(jīng)濟和社會因素考慮。在內陸建核電站并不意味著不安全。網(wǎng)絡上有杠精表示，內陸建核電站必須北京先建，但現(xiàn)實是北京還真就建了核電站，中國的實驗快堆就建在北京房山——這種實驗性質的第四代反應堆在安全性和技術成熟度上不如現(xiàn)在已經(jīng)商業(yè)化運營的反應堆。

隨著中國經(jīng)濟的穩(wěn)步發(fā)展和人民生活水平的不斷提升，中西部地區(qū)的經(jīng)濟水平與東南沿海地區(qū)的差距也會越來越小，屆時，像湖南、湖北、江西、甘肅等內陸省份也會面臨缺電的難題，在火力發(fā)電環(huán)境污染較大，且遭遇今年煤價暴漲全國限電的情況下，綠色環(huán)保的核能必然成為最佳選擇。何況釷基熔鹽堆內部循環(huán)的是熔融鹽，而不是冷卻水，非常適合水資源相對匱乏的西北地區(qū)。

總而言之，對于在中國在內陸省份建設核電站，大眾應當理性、客觀地去評判。

結語

行業(yè)人士告知，熔鹽堆雖然具有諸多優(yōu)點，但技術難度很高，是優(yōu)點和挑戰(zhàn)幾乎同樣巨大的一種堆型。在此，鐵流祝福甘肅的兩座熔鹽堆核電站早日突破技術難關，投入商業(yè)使用。

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