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一年前的那篇《纽约客》长稿,到现在还有人翻出来嚼。标题挺扎眼,叫《美国如何给了中国核能优势》。
我们看到这事的第一反应就是,这笔钱花得真值。更值的地方在于,当年美国人把它当买卖做,咱们这边把它当国运工程推。
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这篇稿子里有个细节值得咂摸。项目参与者陈堃讲过一句话,这几百万美金在美国同行眼里,就是“学费加门票”的意思。
橡树岭那边当时的日子也不好过,金融危机过后联邦经费一砍再砍,老实验室想重新烧开熔盐,连电费都要抠。中方的钱进来,橡树岭上下觉得像捡着了救命稻草。谁把谁当对手这种话,当时压根没人提。
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美媒真正咽不下的那口气,藏在另一处,就是中国钍基熔盐实验堆眼下这张成绩单:全球唯一在运行、唯一完成钍燃料入堆、唯一拿到钍铀核燃料转换实验数据的熔盐堆。
事情的根子得往回倒六十年。1965年6月,橡树岭那台MSRE反应堆首次达到满功率。人类头一回让“喝熔盐”的反应堆跑起来,一跑就是四年半,到1969年12月被叫停。
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进了1970年代,冷战逻辑把美国的核能优先级重新排了序。液态金属快中子增殖堆因为能顺手造出核武器用的钚,被军方捧在手心。
熔盐堆呢,做不出核武器副产品,没有军工价值,预算表里被挤到了最末尾。被外界叫作“氢弹之父”的爱德华·泰勒给这段抉择留了句评语,六个字,“一个可以原谅的错误”。
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中国科学院启动“钍基熔盐堆核能系统”战略性先导科技专项,领头的是上海应用物理研究所的徐洪杰研究员。
他用了龟兔赛跑那个老故事做注脚,兔子有偷懒的时候,就是乌龟超车的机会。同年年底,中科院跟美国能源部签了政府间合作备忘录。《纽约客》提到的那约四百万美元,就是在这个框架里落的地。
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橡树岭拿到钱之后,总算能把老回路重新点起来。有一拨白发苍苍的老专家借着这个机会,把毕生积累落到纸上、落到实操上、落到可复现的数据表里。
参与协作的美国资深科学家戴维·霍尔科姆后来对《麻省理工科技评论》交过底,熔盐堆这一代人退休的退休、离世的离世,再不抢救就真断档了。橡树岭当时心里打的算盘并不藏着掖着。
他们判断中国人顶多摸到一些工艺皮毛,核心的硬骨头,像极端高温材料、液态燃料在线处理、热工水力这些,没个几十年工程沉淀啃不动。
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这个判断后来被证明太乐观。咱们这边接过图纸之后,没停在复制阶段,而是把每一个工程难点拆开来重新做了一遍。
真正的硬仗开打,是在国内这片土地上,2018年9月30日,TMSR-LF1实验堆项目在甘肃省武威市民勤县红沙岗工业园区动工,地点选在巴丹吉林沙漠南缘的半沙漠地带。那片地人烟稀、风沙大,对核安全隔离来说却是难得的好条件。
2020年1月,国家核安全局向上海应物所颁了建造许可证,项目进入设备安装和系统联调阶段。中间碰上疫情,节奏打乱过几次,队伍硬是没散。工程里最难啃的一块骨头叫材料腐蚀。
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堆内熔盐常年跑在700摄氏度以上,对金属管路、容器的侵蚀能力相当凶。国际公开数据里最漂亮的那一组,是每年腐蚀深度约20微米。这个数搁在设计寿命几十年的反应堆上,几乎没法接受。
中国科学院金属研究所、山西煤炭化学研究所联手国内多家特种合金企业,啃了小十年,自主研发出代号GH3535的新型镍基合金,把腐蚀速率压到每年2微米以内。国产化那条线上的本事,也常被外界低估。
眼下中国钍基熔盐堆相关技术的整体国产化率超过90%,关键核心设备100%国产化,供应链处于完全自主可控状态。说人话就是,从一颗阀门到一截管路,从一张高温耐腐蚀钢板到一台在线取样装置,咱们都不用看别人脸色。
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十年前橡树岭之行给的是方向感,走到今天靠的是国内一整条产业链托着。工程节点一环扣一环咬得挺紧。2023年10月11日上午11时08分,TMSR-LF1实现首次临界。
这是自1969年MSRE停堆以来,全球范围内半个多世纪里重新点亮的第一台在役熔盐堆。2024年6月17日中午,这台堆完成2兆瓦热功率满功率并稳定运行的里程碑节点。
同年10月,国家核安全局批准向堆芯装入钍燃料的运行许可申请,上海应物所随即完成了首次钍燃料入堆,并开展了全球首次在不停堆状态下的在线加钍操作。拿身边的事打个比方,不停堆加钍大致相当于一辆以时速一百公里飞驰的汽车,不减速、不熄火,直接把油箱加满。
运行数据后来显示,钍-232吸收中子后的衰变产物镤-233被精准捕捉到,钍铀增殖链条启动了。
2025年4月,徐洪杰在中国科学院一次内部学术场合第一次公开确认这组数据,并撂下一句被各家外媒反复引用的话:“我们如今已站在全球核能创新的最前沿。”
这段故事里有一处让人心头一紧的插曲。2025年9月14日,徐洪杰在上海逝世,享年70岁。他没能亲眼看到两个月后的那张正式公告。
2025年11月1日,中国科学院对外宣布,TMSR-LF1在实验数据层面确认实现了钍-232到铀-233的核燃料转换,由此坐实了那块全球唯一的招牌。
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上海应用物理研究所所长戴志敏对《中国科学报》解释,钍铀循环打通之后,咱们有能力把地壳里储量丰富的钍资源纳入核燃料体系。
这段话听着像纯科研荣誉,落在国家账本里分量很重。中国已探明的钍资源总量在全球排第二位,还跟稀土共伴生,开采的经济性不低。反过头看铀,中国的铀资源对外依存度长期在70%以上徘徊。
核电规划到2035年前后,每年需要的天然铀会越堆越高。钍铀循环一旦走向工程化,咱们手里就多了一张不太受外部贸易牵制的能源底牌。
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熔盐堆还有一个长处值得多说两句,就是常压运行。它不像传统压水堆那样顶着高压做功,温度一旦异常攀升,核反应链条会自己滑向停堆态。
加上设计里预埋的“冷冻阀”机制,非正常工况下堆内熔盐会被自动泄入应急贮存罐,从物理机理上掐断堆芯熔毁的路。福岛事故之后,公众对核电安全的敏感度一直没下来,这类“固有安全”设计的工程含金量格外高。
想象空间也不止在电网上。700摄氏度以上的高温热源可以直接驱动热化学制氢,拿去做绿氢,账能算得过来。
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同样的物理尺寸和熔盐特性也适合塞进小型化场景,为海上航行平台、远洋科考站提供静音稳定的动力。
往太空方向看,月球表面昼夜温差动辄跨越300摄氏度,熔盐堆既能当月球基地的主力热源,废热还能被引去融化温度低至零下180摄氏度的月壤,用来烧结建筑构件。
把视线挪回大洋彼岸,美国这边的追赶节奏确实吃力。被视为熔盐堆路线头号商业化希望的初创企业Kairos Power,其在橡树岭的Hermes示范堆在2024年7月17日才正式破土动工,首堆临界时间照公开表述要排到2027年之后。
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多位美国核能政策研究者在《纽约客》那篇稿子里也坦承,就算《通胀削减法案》里针对先进核能的30%投资税收抵免继续加码,加上能源部早前给Kairos Power的3.03亿美元专项资助,美方在工程化验证和商业化示范两个关键节点上,仍慢了咱们一截。
咱们这边下一个台阶也铺好了,按国家原子能机构披露的三步走路线图,10兆瓦研究堆正在武威同一片场地上建设,目标在2030年前后完成;100兆瓦级钍基熔盐示范堆要力争在2035年前后建成并实现并网发电。
全面商业化部署的时间窗按业内判断会落在2040年前后,制氢、合成甲醇等非电应用一并铺开。
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到2026年前后,国内乏燃料后处理产能也在同步补课,为钍铀循环的工业化闭环接上关键一环。科研层面的功夫一天没断过。
上海应物所材料研究部主任黄鹤飞对《中国科学报》介绍过,所里研究人员对熔盐堆候选结构材料的某一力学指标做过56011小时的连续监测,相当于六年多不断电、不中断的数据积累,样本量目前是全球最长。
队伍日常的节奏也颇见功力,仅2023年一年,上海应物所常年驻场武威的研究人员就有一百余位,驻场超过200天的二十余位,最长的个人达到294天。戈壁滩上的三百天,不是数字,是人。
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《麻省理工科技评论》里有一句颇有画面感的评语,大意是半个世纪前诞生在橡树岭的那个美国梦,正在数千英里之外的中国戈壁一步步变成图纸之外的现实。
走到2026年10月这个节点上回头看,那笔四百万美元换到的东西从来就不是一纸技术许可,而是咱们核能工业链条自主迭代的起跑枪声。
美媒酸不酸其实不重要,重要的是这台堆还在戈壁滩上安静地跑着,下一张成绩单,差不多该在五年之内交卷。
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