釷基熔鹽堆核能系統

釷基熔鹽堆核能系統（Thorium Molten Salt Reactor Nuclear Energy System，TMSR），是第四代先進核能系統的 6 種候選之一，包括釷基核燃料、熔鹽堆、核能綜合利用 3 個子系統，具有高固有安全性、核廢料少、防擴散性能和經濟性更好等特點。

2017年11月，中科院、甘肅省簽署四代先進核能釷基熔鹽堆戰略合作框架協定。

2018年12月29日，中國科學院先進核能創新研究院院長徐洪傑透露，我國的釷基熔鹽堆核能系統預計將於2030年後在全球率先實現商業套用。

基本介紹

• 中文名：釷基熔鹽堆核能系統
• 外文名：Thorium Molten Salt Reactor Nuclear Energy System
• 特點：第四代先進核能系統
• 用途：高效發電

研究歷史

熔鹽堆研發始於 20 世紀 40 年代末的美國，橡樹嶺國家實驗室於 1965 年建成液態燃料熔鹽實驗堆（MSRE），這是迄今世界上唯一建成並運行的液態燃料反應堆，也是唯一成功實現釷基核燃料（鈾-233） 運行的反應堆。但由於“冷戰”的考慮，側重民用的熔鹽堆計畫下馬，美國熔鹽堆研發中止。

釷基熔鹽堆核能系統

20 世紀 70 代初，中國也曾選擇釷基熔鹽堆作為發展民用核能的起步點，上海“728 工程”於 1971 年建成了零功率冷態熔鹽堆並達到臨界。但限於當時的科技、工業和經濟水平，“728 工程”轉為建設輕水反應堆。
2011年中國重啟釷基熔鹽堆研究。2011 年，中科院圍繞國家能源安全與可持續發展需求，部署啟動了首批中科院戰略性先導科技專項（A類）“未來先進核裂變能——釷基熔鹽堆核能系統（TMSR）”，計畫用 20 年左右的時間，在國際上首先實現釷基熔鹽堆的套用，同時建立釷基熔鹽堆產業鏈和相應的科技隊伍。專項依託中科院上海套用物理所，上海有機所、上海高研院、長春應化所、金屬所等 10 家院內外科研單位參與。

技術特點

熔鹽堆使用高溫熔鹽作為冷卻劑，具有高溫、低壓、高化學穩定性、高熱容等熱物特性，無需使用沉重而昂貴的壓力容器，適合建成緊湊、輕量化和低成本的小型模組化反應堆。此外熔鹽堆採用無水冷卻技術，只需少量的水即可運行，可在乾旱地區實現高效發電。熔鹽堆輸出的高溫核熱可用於發電，也可用於工業熱套用、高溫制氫以及氫吸收二氧化碳制甲醇等。

工程套用

2017年4月，甘肅省武威市與中科院簽訂了在武威市民勤縣紅砂崗建設釷基熔鹽堆核能系統（TMSR）項目的戰略合作框架協定，該項目分兩期建設，總投資220億元。

2017年11月，中國科學院黨組副書記、副院長劉偉平，副院長、黨組成員相里斌，上海科技大學校長、釷基熔鹽堆核能系統（TMSR）戰略性先導科技專項首席科學家江綿恆一行赴甘肅調研考察，並與甘肅省人民政府簽署了TMSR項目戰略合作框架協定。

2018年12月29日，在上海市核學會成立40周年紀念大會上，中國科學院先進核能創新研究院院長徐洪傑透露，我國已在實驗室規模全面掌握這一全新領域的核心技術，相關產業鏈雛形基本形成，預計將於2030年後在全球率先實現商業套用。目前，世界首個兩兆瓦液態燃料釷基熔鹽實驗堆已在推進中，計畫於2020年底建成，下一步還將繼續建設100兆瓦示範堆。這標誌著中國正引領全球熔鹽堆研發。

研究意義

熔鹽堆的優異性能主要來自其複合熔鹽冷卻劑的高沸點等物理化學特點，熔鹽還可以用在太陽能集熱、大規模熱能存儲和大功率電池等，熔鹽的廣泛使用將給能源帶來革命性變化。

熔鹽利用的關鍵技術是熔鹽製備與純化技術、結構材料製備加工技術、腐蝕控制技術、熔鹽迴路關鍵儀器設備設計與製造技術；相關技術還包括環境友好型輕同位素分離技術、基於複合氟化鹽熱擴散的材料表面改性技術、高溫熔鹽迴路先進測量與控制技術、熔鹽堆堆芯設備設計製造技術、先進熱能轉換與利用技術、高溫電解制氫技術、熔鹽堆乏燃料乾法分離與處理技術、核純釷製備技術、熔鹽堆燃料製備技術、環境中微量放射性氣體檢測與控制技術等。這些產業在中國幾乎是空白，TMSR 先導專項將給釷基熔鹽堆全產業鏈奠定科技基礎.TMSR 團隊已著手與政府、資本和市場等社會要素結合，將先導專項執行中掌握的上述實驗室技術進行產業化，推動 TMSR 全產業鏈的發展。