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近日，中国科学院宣布位于甘肃省武威市的钍基熔盐实验堆实现稳定运行，成为全球唯一，这标志着中国成功掌握一项第四代核电技术，而该技术曾被美国橡树岭国家实验室认为“过于复杂而极难实现”，西方国家研究50多年也未突破。在21世纪这个被视为核能世纪的时代，中国凭借此技术，在先进核能领域占据领先，且有望成为我国核航母的优势技术。
2025年4月，中国科学院上海分院发布消息，位于甘肃省武威市民勤县的热功率为2兆瓦的液态燃料钍基熔盐实验堆（代号：TMSR - LF1）已实现连续稳定运行，这是全球目前唯一运行中的钍基熔盐堆，是人类在第四代核电技术上迈出的关键一步。
钍基熔盐堆与全球90%以上采用的铀基压水堆不同，以钍元素为燃料、熔盐为冷却剂。该实验堆自2018年动工，历经八年，于2023年10月首次临界，12月成功发电，2024年6月满功率运行，10月完成世界首次熔盐堆加钍实验。
作为第四代核电技术代表，钍基熔盐堆优势显著。燃料方面，全球钍资源储量是铀的3 - 4倍，中国钍矿储量居世界前列，内蒙古白云鄂博矿的钍储量可供国内使用上千年，打破了铀资源短缺困局。钍本身不直接裂变，需转化为铀 - 233，过程中产生的放射性废物比铀基反应堆减少80%以上，毒性衰减周期从数万年缩短至数百年。
安全上，熔盐堆采用氟化锂 - 氟化钍混合熔盐作燃料，燃料与冷却剂合一，在600 - 700℃常压下运行，摒弃了传统压水堆的150个大气压高压环境，无需用水冷却。传统压水堆失压易引发熔堆事故，而钍基熔盐堆有“被动安全”特性，故障时熔盐可依靠重力自流至地下安全罐，衰变热通过空气自然冷却消解，无需外部动力，杜绝了堆芯熔毁风险。液态燃料与熔盐一体化流动，可“边发电边换料”，运行灵活性远超固态燃料反应堆。
由于无需用水冷却，熔盐堆可建在内陆干旱地区，如甘肃武威的钍基熔盐堆建在戈壁荒漠，核心反应装置深埋地下，能抵御极端自然环境，利用戈壁地形实现安全隔离。此外，熔盐堆具有小型化潜力，可制成集装箱式移动反应堆，为月球基地、火星探测提供稳定能源，助力航天强国建设。中国船舶集团发布的全球首型24000箱核动力集装箱船采用熔盐堆技术，安全性与经济性优于传统船用反应堆。
中国钍基熔盐堆遵循“实验堆 - 研究堆 - 示范堆”的“三步走”战略。目前热功率2兆瓦液态燃料堆已完成全流程验证；发电功率10兆瓦的小型模块化研究堆计划2025年在甘肃武威动工，重点验证高功率、高辐照工况下的关键技术；示范堆计划2030年前建成。我国还规划到2035年建成5 - 10座商用钍基熔盐堆。
这项技术的突破得益于科研人员的执着和国家对“颠覆性技术”的战略布局。从2011年启动“钍基熔盐堆核能系统（TMSR）”国家重大科技专项到2025年全球唯一连续稳定运行，中国钍基熔盐堆历经15年攻关。在中科院上海应用物理研究所、中核集团等200多家单位共同努力下，攻克了一系列“卡脖子”技术。例如，针对高温熔盐对管道和设备的强腐蚀性，我国科学家研发出可耐1000℃高温的新型镍基合金，将熔盐腐蚀速率控制在每年0.1毫米以下，寿命较传统材料提升10倍。
回顾核电技术发展，第一代是原型堆用于实验和测试，第二代是全球主力堆型（占所有核电站的80%，但部分有类似福岛核电站式的隐患），第三代是第二代升级版设计了主动保护措施但技术上未达突破。2002年，美国拉着英、法、日等10个国家协议开发第四代核反应堆，确定了六种堆型，中国虽未被邀请参与部分堆型研制，但后来居上，在钍基熔盐堆领域走在世界前列，石岛湾高温气冷堆和霞浦示范快堆已商业化运行。
钍基熔盐堆优势众多。安全上，其燃料是钍铀结合物，是唯一不使用纯铀作燃料的核电站，钍的辐射量比铀低100倍，泄漏危害小。设计上，把氟化盐烧成液态，溶解钍铀混合物，全程液态无需增压，不会爆炸，还有“保险丝”，超过设定温度时，反应堆底部的保险会熔化，核燃料流入底部安全罐中恢复成固体，不会核泄漏。成本上，中国铀矿贫乏且开采成本高，2023年进口1.8万吨铀矿，而钍矿通常是稀土伴生矿，开采成本低，中国已探明钍储量为28.7万吨，位居全球第二。使用上，1吨钍相当于200吨铀或350万吨煤，且不用建在海边，可建在沙漠里，有望缓解中西部地区工业发展的电力问题。
熔盐堆技术源于美国。二战末期，美国空军启动“飞机核能推进计划”，研制核动力轰炸机，1965年建成一个熔盐实验堆，运行四年后因无法突破技术难点被中止。美国中止研发的根本原因是熔盐堆技术偏民用，战略导弹技术发展使核动力轰炸机价值降低，且美国有大量“边角料”让核电站成本低，新研发熔盐堆投入大且无市场竞争力，资本缺乏兴趣。而中国搞熔盐堆是为生产和生活提供能源，早在上世纪70年代初，中国第一个核电站“728工程”就选择钍基熔盐堆作为起步，1971年建成了零功率冷态熔盐堆，但受限于当时科技、工业和经济水平，最终建设方向调整为压水堆。2011年，中国科学院正式启动“钍基熔盐堆核能系统”战略性先导科技专项，目标是成为第四代核电技术的全球领跑者。
甘肃钍基熔盐堆虽是实验堆，但技术方向和战略意义明确，是直指中国发展核心痛点的“破局”利器。能源安全方面，中国是全球最大的能源消费国和最大的原油、天然气进口国，能源安全受制于人。2022年俄乌冲突爆发后，国际油价大幅上涨，中国进口成本增加超1000亿，吃掉了全年工业利润的1.2%。钍基熔盐堆利用国内丰富的钍资源，可逐步建立独立自主的核燃料循环体系，摆脱对进口铀矿的依赖，重塑能源结构，实现能源战略自主。
国防现代化方面，钍基熔盐堆能让核电站小型化，制成集装箱式移动反应堆，对军事意义重大。现代国防尤其是海军远洋能力与动力技术息息相关，传统核潜艇和核航母使用的压水堆体积大、系统复杂且有安全风险，而小型化、模块化的钍基熔盐堆能让下一代核潜艇有更大舱内空间和更优化的布局，加强升级武器模块，在静音、潜航时间上有明显改善，甚至可能出现隐身潜艇；对于核动力航母而言，意味着航母战斗群可摆脱对庞大补给舰队的依赖，获得近乎无限的全球机动能力。2023年12月，江南造船厂官宣建造世界上最大的核动力集装箱货船，用的就是第四代钍基熔盐堆。此外，钍基熔盐堆对航天工程也有妙用，是建立月球基地的关键，能抗700度高温辐射，还可将废热用于融化月壤冻土、电解制氧等。
钍基熔盐堆还将开启未来发展的全新格局。它将促进国内经济均衡发展，低价、稳定的清洁电力将推动高端制造业如电解铝、半导体向中西部转移并完成产业升级；在国际核能领域，中国话语权将增加，转变为“技术输出国”和“规则制定者”，钍基熔盐堆技术定型后无核扩散风险且可批量生产、模块化组装，能帮助广大发展中国家解决电力问题；同时，该技术将弱化石油美元，工业革命以来能源决定国家生死，美国把美元和石油绑定成为超级霸主，而电力可完整替代石油大部分供能功能，中国掌握电力技术后，用人民币结算电力将更具合理性。
根据规划，2029年投运的10兆瓦示范堆将验证商业化潜力。如果成功，中国计划到2035年建成更多钍基核电站，成为中国能源安全的支柱，摆脱对国际铀矿市场的依赖。在核动力航母领域，钍基熔盐堆虽应用于航母仍需克服技术难点，但中国研发势头强劲，这些障碍并非不可逾越，中国正亲手铸造通往“电能世纪”的王牌。
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