2023年6月7日，国家核安全局给予中国科学院上海应用物理研究所一张核反应堆运行许可证，上面提到了甘肃省的钍基反应堆正式开始运行，有效期为10年。

这也代表着我国核动力发电走向了世界前列，并且，对于以火电为主要发电模式，又是个“贫铀国”的我国来说，这个钍基反应堆的意义非凡，且有很大可能性在世界上掀起一场能源革命！

它相对于原先的反应堆有什么优势呢？

第四代核反应堆

从原子弹实验成功之后，核反应的其他应用一直是人类对“核”的设想之一。

其中，“核发电”是最优选择，从理论上看，核电的两项天然属性使其成了化石能源的最佳替代品之一：

一方面，各类新能源发电如风力、水力发电在环境不好时发电会中断，存在发电不连贯有间歇性的特征，而核电的供应非常稳定，核电站可以实现全天满负荷运行，电量供应有保障。

另一方面，核电的碳排放量极少，相对于火力发电这类碳排放大户来说，核电产生的碳排放甚至比风力、光伏都少。

根据核电的优势，世界上多个国家从1950年开始就发展了核电，核电站的发展可以从安全、经济角度划分为四代：

第一代核电站也称之为试验站，主要是通过试验示范的形式来验证核电在工程实施上的可能性，如美国的建成的第一个商业核动力发电工厂——码头市核电站。

在经过理论验证后，第二代核电站从20世纪70年代后大量建成，也是当今世界核电体系中的核心组成部分，不过第二代核电站因为安全性问题在世界范围内发生了三起重大核事故——切尔诺贝利核电事故、三哩岛核电事故、福岛核电站事故。

在重大核电事故后，第三代核电站的安全及技术设计要求更高，需要满足美国核电用户要求文件（URD）和欧洲核电用户要求文件（EUR），在安全等级和技术上相对于第二代核电站要求更高，第三代核电站也是现在各国商用的首选反应堆，世界上首个建设的第三代核电站是日本的柏崎刈羽核能发电站。

第四代核电站相对于三代核电站提升更高，由于需要同时满足安全、经济、可持续发展等多项严苛的要求，在多数国家中难以建设，还属于“概念站”一类。

我国的核电起步较晚，错过了全球的第一轮普及浪潮，大量技术被国外限制，我国的第一台核电站“秦山核电站（第二代核电站）”在1991年才在浙江海盐县正式建成投入运营。

我国在第三代核电技术走向成熟之后，打破了技术壁垒、成功弯道超车，在2021年的时候建设出了世界首个商业化第四代核反应堆——石弯岛高温气冷堆核电站，创造了世界多个第一（世界最大、最重反应堆压力容器等）。

这一次的甘肃第四代钍基反应堆也是全球最先进的核能发电站，落实我国核电“走出去”战略的科技专项成果。

第四代钍基反应堆

在世界范围内，第四代核电技术包括了6种：超高温气冷堆（FHTR）、钠冷快堆（SFR）、超临界水冷堆（SCWR）、熔盐堆（MSR）、铅冷快堆（LFR）、气冷快堆（GFR）。

此次运行的钍基反应堆是属于熔盐堆（MSR）类型，这个反应堆的设立原理是来源于1965年，美国诺贝尔奖得主参与了曼哈顿工程、橡树岭实验室主任的阿尔文·温伯格博士，在美国橡树岭实验室建成的液态燃料熔盐实验堆。

我国科研人员在20世纪70年代初，通过上海“728”工程建立了零功率冷态熔盐堆，通过开展各类的实验验证了熔盐反应堆的各项数据，可受限于当时的科技水平、工业能力和经济实力，无法建设熔盐反应堆。

2009年，中国科学院在国家能源安全与可持续性发展需求会议中，提出了以钍基燃料高效利用为目标的熔盐堆核电发展建议。

原先的核电站多数使用铀来作为主要的原料，可是铀作为一种极其稀有的放射性金属，地壳中的平均含量仅为百万分之二，我国的铀虽然自然资源储备多，但是埋藏深、品质差、开采的成本极高。

钍就不同了，钍作为放射性元素在自然界的分布比铀丰富得多，储量为铀的四倍以上，目前我国探明的钍资源超过了30万吨，位居世界第二，钍基于技术问题在原先多数国家并没有有效利用，不过，以后这种高能量密度元素将会成为一个“新星”。

钍的能量密度极高，远远胜于现在主流核电站使用的铀。一块钍裂变产生的能量相当于350万吨煤炭，相当于拳头那么大的一块钍，相当于能为整个伦敦供电一星期。

诺贝尔物理学奖获得者，卡罗·卢比亚曾表示，如果用它（钍）来发电，按照目前的电能消耗来算，中国钍的储量能够保证未来许多个世纪的发电供应，大致可以使用两万年。

2011年，“未来先进核裂变能——钍基熔盐堆核能系统（TMSR）”作为中国科学院科技先导专项启动，预计使用20年左右的时间，开展以钍基熔盐堆为核心的第四代核电站技术研发、实验验证与工程示范。

TMSR项目开展以来，我国科研人员几乎从零开始，解决了科技研发、能力建设中的关键问题，核电系统设计及工程建设全部自主化，投入了数十亿资金，使得相关技术达到了国际先进水平。

钍基熔盐堆核能系统相对于其他核反应堆来说，核反应燃料处于液态，具有良好的导热性和较低蒸气压，让整个系统区别于原先的系统可以在高温、低压下进行，与此同时，具有较高的安全性。

对于核反应堆来说，安全是第一要务，如福岛及切尔诺贝利核电站事故中，核电站发生状况时，大量带有高能辐射的反应物质会对周边环境及救援产生极大威胁，在钍基熔盐堆核能系统中核裂变产生的产物由于可以连续地被移入化学处理厂进行实时处理，避免大量辐射物质堆积在反应堆内，成为一颗“定时炸弹”。

而且，熔盐堆常温时为固态，可以从根本上避免泄漏时产生的大量核污染。

在实际应用方面，钍基熔盐堆核能系统的转热效率更高，现有的主流反应堆热转换效率仅仅为33%，而此次的钍基熔盐堆核能系统达到了45%—50%，实现了质的飞跃。

其转换出来的热量，不仅能够用于发电，也能够用于民用供暖、工业生产和高温制氢、吸收二氧化碳制甲醇等，在发电的同时其余能源带动工业生产“一石二鸟”。

结语

我国的第四代核电技术领先世界并不是说着玩的，除掉钍基熔盐堆外，我国还有多个四代核反应堆。

第四代核电技术能够让我们国家在“核电标准”上掌握先机，不像原来只能听从国外的“标准”，如三代反应堆要满足美国、欧洲标准，我们先开反应堆，就能够用自己的先发优势，在核电技术领域的专利、标准制定上占据有利位置，让后面的国家执行“中国核电标准”。