在騰格里沙漠與巴丹吉林沙漠交匯的戈壁深處,一座顛覆傳統核能認知的科研裝置正在改寫人類能源史。中國科學院上海應用物理研究所歷時十余年,在甘肅武威紅沙崗鎮建成全球首座實現釷鈾燃料循環的熔鹽堆,這項突破性成果引發國際科技界高度關注,《麻省理工科技評論》評價其完成了"美國科學家半個世紀前的未竟之夢"。
這座深藏戈壁的科研重器采用創新的一體化設計,反應堆本體在21米高空完成整體組裝后,通過公路運輸至現場一次性吊裝就位。項目負責人透露,這種模塊化建造方式不僅創造國際先例,更使建設成本降低40%,工期縮短三分之一。與沿海核電站依賴海量海水冷卻不同,熔鹽堆以氟鹽混合物作為冷卻介質,可在零水耗條件下穩定運行,為干旱地區發展核能開辟新路徑。
科研團隊在反應堆大廳向記者展示的"體檢"過程,揭示了這項技術的安全密碼。不同于傳統核反應堆的高壓運行環境,熔鹽堆在常壓下工作,其特有的負壓系統確保任何泄漏都會使熔鹽自動流入應急罐。實驗數據顯示,堆芯周邊輻射值與自然本底相當,工作人員佩戴的實時監測儀從未觸發警報。更令人稱奇的是冷卻后的熔鹽會固化成穩定鹽塊,徹底消除放射性擴散風險。
燃料補給系統的創新設計彰顯中國智慧。常規核電站每18個月需停機更換燃料組件,而熔鹽堆通過"膠囊式"投料技術,可在十年運行周期內按需補充微量鈾或釷。項目總工程師李晴暖演示了燃料添加過程:直徑3厘米的金屬膠囊經精密管道注入14米深的熔鹽池,定位誤差控制在1毫米以內。這項技術使中國成為全球首個掌握熔鹽堆燃料動態調控的國家。
能源困局催生技術革命。當前全球核能依賴的鈾-235僅占天然鈾0.7%,按現有消耗速度百年內將面臨枯竭。中國鈾資源對外依存度超70%的背景下,科研團隊將目光投向儲量豐富的釷元素。通過釷鈾增殖循環,中國境內探明的20萬噸釷資源可滿足兩萬年電力需求,這項戰略儲備使中國在第四代核能技術競爭中占據先機。
國產化征程充滿挑戰。項目啟動時,高溫鎳基合金、超細孔徑核石墨等關鍵材料僅有少數國家掌握。材料研究部主任黃鶴飛帶領團隊建立全球最長時長的熔鹽環境材料數據庫,歷時五年攻克GH3535合金焊接技術,使焊縫在650℃高溫下保持十年穩定。這些突破推動熔鹽堆設備國產化率超90%,形成完整自主產業鏈。
科研接力跨越半個世紀。1971年,上海原子核所建成中國首座熔鹽零功率裝置,后因技術限制暫停研究。2009年,時任所長徐洪杰在上海光源成功經驗基礎上,重啟熔鹽堆研發。現任所長戴志敏回憶,團隊每年往返滬甘40余次,在零下20℃的寒冬和45℃的盛夏堅守現場。2023年動車開通后,仍有20余名科研人員駐守戈壁超過200天。
創新路上銘刻著科研人的奉獻。儀控系統調試五年零故障的背后,是工程師在-5℃寒夜為設備保溫的堅守;160次燃料膠囊精準投放的紀錄,源自青年團隊數千次模擬訓練;熔鹽管道凍堵危機解除時,四十名科研人員在高溫艙內連續奮戰36小時。這些瞬間鑄就了中國核能技術的里程碑。
隨著釷基熔鹽堆進入穩定運行階段,中國正著手推進30兆瓦研究堆建設。這項源于戈壁灘的技術創新,未來將與西北地區的光伏、風電形成互補,構建多能融合的新型能源體系。當記者問及項目意義時,科研人員指向遠處沙丘上新栽的梭梭樹:"就像這些耐旱植物,我們要在荒漠中培育出改變能源格局的參天大樹。"











