科研人员在转运从钍基熔盐实验堆中取出的样品，送往实验室分析

被看到了！那是钍裂变反应过后的衰变产物，存在着铀 - 233的阿尔法，也就是α峰，它出现在测量仪器的屏幕之上。紧接着，有一股兴奋以及欣喜，迅速地从能谱测量室传向了整个钍基熔盐实验堆科技团队，而这个团队所在之处是甘肃省武威市民勤县的戈壁荒漠。在那里，我国于世界范围之内实现了率先的钍铀核燃料转换。

它表明核能发电不但能够烧铀，而且烧钍同样是行得通的 。主导实验堆建设的戴志敏 ，他是中国科学院上海应用物理研究所所长 ，是热功率5兆瓦液态燃料钍基熔盐实验堆工程总经理 ，还是调试总指挥 ，此时难掩内心激动 ：历经整整16年 ，团队从毫无基础起步 ，从上海前往荒漠 ，在一无所有的戈壁滩上 ，为我国掌握第四代先进核能技术 ，探索开拓出一条可行的道路 。

经历5000多个日日夜夜，由最初的十几人发展到如今六七百人，此支堪称世界一流的团队，使我国于新一代核能的熔盐堆领域迈向世界领先地位，达成了美国橡树岭实验室往昔放弃的核能梦想。

2兆瓦实验堆变为10兆瓦研究堆，进而到2035年建成百兆瓦级示范工程，一条能走向“一带一路”的和平利用核能之路，正从这里通往未来 。

从烧铀改烧钍，“核”亦可“和”

高铁在武威东站方才停下，而后启动车辆一路前行，驶过那戈壁荒漠。车程将近两小时之后，在那漠野和蓝天，两片区域相互接壤的范围之间，就出现了几处颜色呈现为砖红色的显眼建筑轮廓，而它们正是钍基熔盐实验堆实验园区，同时也是上海应用物理所设立于武威的园区。

中国科学院上海应用物理所，有武威园区，还有热功率2兆瓦液态燃料钍基熔盐实验堆实验园区，此为上海应物所供图。

人们所熟知的核反应堆大多靠着水来建造，为什么这座反应堆会建在戈壁当中呢？戴志敏讲，那是由于熔盐堆的运行并不需要水，这样的一个特点使得内陆甚至是沙漠地区也能够使用上安全稳定的核能。

于早在上世纪70年代，中美两国就曾有着投入熔盐堆研发的情况。中国核电“728工程”从上海开始起步，其最初目标乃是研发一座25兆瓦钍基熔盐堆。上海应物所前身是原子核研究所，承担上了一任务，在1971年建成了熔盐（冷态）零功率堆。

不过，当时全球民用核能择定了压水堆路线，美国随后舍弃了橡树岭实验室已然发展至半途的熔盐堆技术，且把所有研发技术资料予以公开，以等候“后来有缘人”。因受当时科技与工业能力的限制，我国728工程演变为秦山300兆瓦压水堆。

时光跨过半个世纪，核能的研发热潮再次兴起。

戴志敏作了解释，到了第四代核能，熔盐堆成为六种主力堆型当中的一个，它能够在没有水的情况下运行，能够进行高温输出，在熔盐堆里边，核燃料在高温融化的液态盐里融化从而发生反应，同时熔盐还是冷却剂，会把核反应产生的一大堆热能传递出来，既能够用来发电，又能够提供高品质工业蒸汽

戴志敏介绍钍基熔盐实验堆原理

而且，熔盐堆具备本征安全的优点，它是在常压状态下工作的，能够利用自然循环来去除剩余的热能，不会出现堆容器爆炸的情况，也不会发生核燃料泄露事件，拥有更强的防恐怖袭击以及抵御自然灾害的能力。更值得一说的是，熔盐堆还可以把核燃料“烧干用尽”，能够将燃料利用率从三代堆的1%-2%提升到60%，甚至是80%以上。

我国是富钍贫铀状态，其资源之下铀的进口依存率处于跨越百分之七十的程度 ，戴志敏进行了资源方面的计算 ，要是反应堆把钍当做燃料 ，那么就能让我国具备用电方面不愁时长到达千年的底气 。

因此能够看出，钍基核能技术研究开发取得成功，这种成功不只能够为中国打破能源方面的瓶颈，并且还能够出口至东南亚、印度、澳大利亚等有丰富钍资源的国家，有希望在全球构建起和平的核能体系。

重启核能梦，“三无”起步百家克难

这是一个跨越半个世纪的核能“中国梦”。

2009年，中国科学院基于国家重大战略需求给出决定信号，打算以“无中生有”的方式去发展先进的裂变核能，院领导期望时任上海应物所所长的徐洪杰可以拿出选题，并使得其领衔项目。

当时，由他负责主导建设的上海光源才刚刚完工，正处于发展态势极为良好的阶段。徐洪杰完全没有一丁点迟疑，便离开了光源。在2009年年底到来的时候，上海应物所正式向上提出打算着手研制钍基熔盐堆。

2011年，中国科学院首批战略先导科技专项启动，专项为“钍基熔盐堆核能系统”。戴志敏、余笑寒、夏晓彬、邹杨等，徐洪杰说服了上海光源建设的一批核专业骨干，让他们“就近转行”，而后这些骨干走上了拓荒钍基核能的创业之路。

不存在技术，不具备条件，构不成团队，立项开始的时候那种“三无”的困境，没能难住这群开拓者。

上海应物所嘉定园区中的钍基熔盐仿真堆

在上海应物所嘉定园区 ，他们搭建起一个小型仿真堆 ，这个小型仿真堆不添加核燃料 ，他们还建起一系列研发平台 。他们不仅读透每一篇能够查阅到的技术文献 ，在实验室里复现这些技术文献 ，还进行了二次创新 。

熔盐堆熔盐工艺系统负责人是汤睿，他曾带着团队开展相关工作，按照美国文献重现核纯级氟盐制备的相关实验，以此进行验证以及工程放大。他说出这样一番话，“随着研究深入，我们发现，他们技术报告上的参数与中国工业体系‘水土不服’。”因为这个缘故，团队吃了不少苦头，只能回过头来一边做一边摸索，最终开发出完全适用于我国工业体系的相关工艺、装备和系统集成技术。

徐洪杰曾提到，我们与科学院内外上百家单位携手，形成了一支协同创新团队，从建设能力平台到研发新材料、新技术，该团队创造出了不计其数的“世界第一”“国际领先”“填补空白”，最终，实验堆交出了一份优异答卷，这份答卷是整体国产化率超过90%，关键核心设备100%国产化。

熔盐堆内存在高温的运行环境，存在强中子辐照的运行环境，存在强熔盐腐蚀的运行环境，这样的环境，对堆用金属与核石墨材料性能，提出了极高要求，而材料性能，又直接关系着反应堆的安全与寿命。

团队自主研发的GH3535合金

一边通过进口保障初期实验需求，一边集中力量攻关国产化，二者统筹考虑工业应用和供应链保障，是团队自立项初期便确立的“两条腿”发展战略。上海应物所材料研究部主任黄鹤飞回忆，项目团队与中国科学院金属所、山西煤化所以及国内制造企业密切合作了吗？合作了，协力攻关成功开发出高温镍基合金GH3535和超细孔径核石墨，并被应用到工程项目之上了吗？应用到了，由此构建起了自主可控的供应链。 的？ ， 的 ？ 并 ， ， ，

候鸟式“西迁”，荒漠中建起科研飞地

福岛核电站事故于2011年发生，这让刚起步的钍基熔盐堆项目，遭受到了巨大压力。为了给实验堆选址，徐洪杰几乎跑遍了大半个中国，他表示，“尽管熔盐堆足够安全，今后可能建造在人口稠密的大城市中，但是我们做核的人要有自觉性前往人烟稀少的地方” 。

自福建、江苏起始，而后至山东、青海等，2017年，于中国科学院携手甘肃省政府所给付之支持情况底下，实验堆寻觅到了其安身之所，也就是那处于距离民勤县城上百公里之处的戈壁荒漠 。

钍基熔盐实验堆园区处于茫茫戈壁沙漠中（上海应物所提供）

有一位身为上海应物所党委书记叫做李晴暖的江南女子，第一次来到这里，眼里看到的除了沙子竟然就只有梭梭草呀，戈壁滩上那火辣辣的太阳，把她的脸晒得通红 ！

为了将这片距离达2000公里处的科研飞地建设得更好，科研人员自此像候鸟一样在上海和戈壁之间来回往返，先是乘坐飞机，接着换乘火车，而后又搭乘汽车，从上海前往现场，单单是单程就需要耗费十几小时，多年以来，实验堆副总工艺师金江几乎每一次来到现场，起码都要住上一周，“我们尽可能住在距离现场更近的红沙岗，那里的旅店一晚上能够便宜30元”。

园区建设不断推进，实验堆建设逐步展开，他们驻守在戈壁荒漠的日子变得越来越长，不少骨干一年之中有300多天都处于驻场状态，武威园区几乎全年都不休息。为解决一个难题，常常一整个包含几十人的团队都会放弃节假日，甚至于春节，留在现场加紧加班干活……

所有的人都有深刻印象的，是一次突然发生的冻堵事件句号。2023年的夏天，实验堆建设进入最为关键的调试期句号，可是管道当中的熔盐意外冻结，导致管道堵住了句号。戴志敏和骨干科研人员一同坚守在一线句号，处于温度高达45℃的设备间句号，常常一待就是几个小时句号。因为安全规定的缘故句号，他们连一口水都不能够喝句号，一点都不马虎地不放过冻堵处的每一丝异样句号。最终句号，问题得到解决句号，保证实验堆能够如期建成句号。

东西联动，构建钍基核能产供链

2023年10月11日，实验堆达成首次临界之态，2024年6月17日，首次达成满功率运行之状，热功率达至2兆瓦，堆出口温度为650℃，57年前的同一天，中国第一枚氢弹成功爆炸，这大概是冥冥之中，“两弹一星”精神于钍基熔盐实验堆得以延续 。

走进实验堆大楼，记者换上防护服，来到实验堆大厅，钍基熔盐堆采用独特设计方案，所有部分在现场组装完成反应堆模块，之后再把它吊装到地下十几米深的堆舱中，此刻，实验堆已经安全运行一年多了。

在2024年9月的时候，实验堆获取了世界首个关于实验堆加钍的实验特许，到了10月，完成了世界上首次熔盐堆加钍的实验，而这意味着我国在国际上率先构建成了熔盐堆以及钍铀循环的研究平台。

李晴暖介绍，说目前为止，我们已经加入了约5公斤的钍燃料。他们先要把制备好的钍燃料装入特制的“胶囊”中，然后通过长达十几米的管道送出，在高放射性环境下，以不到1毫米的误差，将它们一个个送进堆中指定区域，完成熔融和溶解。每加一个“胶囊”，需耗时2小时，实验需一次加注30多个胶囊，这相当于60多个小时连轴转，还必须“零失误”。

科研人员将熔盐堆中取出的样品传送到相关实验室

“当年，美国橡树岭实验室，在这个环节，常常有失败情况出现，甚至，存在好几起，胶囊意外落入堆内事故，以至于不得不停止堆以进行打捞，不过我们借助巧妙的机械连锁设计，以及经历数千次的操作协同性反复训练，直至如今，依旧保持着‘零失败’的纪录。”李晴暖向记者说道，加钍一年以来，他们总共添加了100多个胶囊，从堆中提取样本30多个胶囊，“未来，我们加钍的量，还要增大至几十公斤”。

从实验堆大厅走出来，立在广袤无垠的戈壁滩上。明年之际，于实验堆旁边的空地上，会建造10兆瓦钍基熔盐研究堆。这可是一个大科学装置，能给往后的钍基核能产业的技术研发、工艺验证去提供研究平台。

戴志敏说，从钍基熔盐堆开始研发的第一天起，他们就在为其工业化、商业化做打算，他们正与国内工业界紧密合作，来加快推动钍基熔盐堆的工业示范和应用，如果一旦实现工业应用，钍基熔盐堆将能够与高温制氢、风能、太阳能等相结合，以此形成多能互补、低碳复合的能源体系以及化工体系。

戴志敏透露，我们要创立新模式，是东西联动的新模式，未来在上海应物所将联合骨干企业，共同构建创新布局，此创新布局是钍基熔盐堆设计研发与主要装备制造基地在上海、涉核实验与示范应用基地在甘肃的“东西联动”创新布局，要打造覆盖“一带一路”区域的清洁高效能源系统，为国家能源安全和“双碳”战略提供有力支撑。