钍基熔盐堆,是第四代核能系统堆型之一,其采用熔盐为冷却剂,采用钍-232为增殖燃料,在热中子堆中经中子轰击转化为铀-233,以铀-233为核燃料产生热量。钍基熔盐堆具有原料储量丰富、热转换效率高、核废料少、安全性高、经济性好等优点,是核反应堆发展方向之一,在全球范围内受关注度不断提高。
根据新思界产业研究中心发布的
《2022-2027年中国钍基熔盐堆行业市场深度调研及发展前景预测报告》显示,钍基熔盐堆特点主要有:以熔盐为冷却剂,具有高沸点、高热容、高化学稳定性的优点,可以防核扩散,具有高安全性;工作环境压力低,对设备要求相对较低,也一定程度提高了安全性;水资源消耗量极少,可以建设在水资源较为贫乏地区;产生的热能可用于发电,也用于城市供热,还可用于工业生产,例如制备氢气、甲醇等。
钍基熔盐堆以钍-232为增殖燃料,转化为铀-233作为核燃料,这一原理与快中子增殖反应堆相似。与采用液体金属钠为冷却剂的快中子增殖反应堆相比,钍基熔盐堆采用熔盐为冷却剂,熔盐在热容、化学稳定性方面优点突出。因此,钍基熔盐堆可制造体积更小的堆芯,并降低建设成本。
为应对能源危机、保护生态环境,进入21世纪,全球各国不断加快能源结构调整步伐,高效、高安全的第四代核反应堆受到关注,钍基熔盐堆即为其中之一。我国正在大力发展核电产业,传统核电站以铀-235为燃料,我国铀资源储量较少,铀-235资源贫乏,对进口依赖度大。我国钍资源储量丰富,已探明储量位居全球第二,天然存在的钍是钍-232。在此背景下,我国大力发展钍基熔盐堆是必然选择之一。
钍基熔盐堆技术壁垒高,早在20世纪70年代,我国也曾研究钍基熔盐堆技术,但未研制成功,2011年,我国重启钍基熔盐堆研究。钍基熔盐堆的关键技术主要有:熔盐制备与纯化、堆芯设计制造、钍燃料制备、结构材料制备加工、监控仪器设计制造、乏燃料分离处理等。钍基熔盐堆开发难度大,但具有非常理想的反应堆热量传输特性,可以解决我国铀-235资源不足问题,同时也可以带动多个上游行业共同进步。
2018年9月,我国甘肃武威钍基熔盐堆项目开工建设,2021年5月基本完工,计划于2030年后实现商业化应用,这将是全球第一座商业化运营的钍基熔盐堆。新思界
行业分析人士表示,尽管上世纪我国钍基熔盐堆技术研究曾经中断,但进入21世纪重新开启研究以来,相关技术瓶颈陆续突破,目前研发能力已经处于全球领先地位。未来,甘肃钍基熔盐堆若能够成功商业化运营,我国核能产业竞争力将进一步增强。