钍基熔盐堆核能系统

第四代核能系统的6种候选之一

钍基熔盐堆核能系统（Thorium Molten Salt Reactor Nuclear Energy System，TMSR），是第四代先进核能系统的 6 种候选之一，包括钍基核燃料、熔盐堆、核能综合利用 3 个子系统，具有高固有安全性、核废料少、防扩散性能和经济性更好等特点。

研究历史

熔盐堆研发始于 20 世纪 40 年代末的美国，橡树岭国家实验室于 1965 年建成液态燃料熔盐实验堆（MSRE），这是迄今世界上唯一建成并运行的液态燃料反应堆，也是唯一成功实现钍基核燃料（铀-233）运行的反应堆。但由于“冷战”的考虑，侧重民用的熔盐堆计划下马，美国熔盐堆研发中止。

20 世纪 70 代初，中国也曾选择钍基熔盐堆作为发展民用核能的起步点，上海“728 工程”于 1971 年建成了零功率冷态熔盐堆并达到临界。但限于当时的科技、工业和经济水平，“728 工程”转为建设轻水反应堆。

2011年中国重启钍基熔盐堆研究。2011 年，中科院围绕国家能源安全与可持续发展需求，部署启动了首批中科院战略性先导科技专项（A类）“未来先进核裂变能——钍基熔盐堆核能系统（TMSR）”，计划用 20 年左右的时间，在国际上首先实现钍基熔盐堆的应用，同时建立钍基熔盐堆产业链和相应的科技队伍。专项依托中科院上海应用物理所，上海有机所、上海高研院、长春应化所、金属所等 10 家院内外科研单位参与。

技术特点

熔盐堆使用高温熔盐作为冷却剂，具有高温、低压、高化学稳定性、高热容等热物特性，无需使用沉重而昂贵的压力容器，适合建成紧凑、轻量化和低成本的小型模块化反应堆。此外熔盐堆采用无水冷却技术，只需少量的水即可运行，可在干旱地区实现高效发电。熔盐堆输出的高温核热可用于发电，也可用于工业热应用、高温制氢以及氢吸收二氧化碳制甲醇等。

工程应用

2017年4月，甘肃省武威市与中科院签订了在武威市民勤县红砂岗建设钍基熔盐堆核能系统（TMSR）项目的战略合作框架协议，该项目分两期建设，总投资220亿元。

2017年11月，中国科学院党组副书记、副院长刘伟平，副院长、党组成员相里斌，上海科技大学校长、钍基熔盐堆核能系统（TMSR）战略性先导科技专项首席科学家江绵恒一行赴甘肃调研考察，并与甘肃省人民政府签署了TMSR项目战略合作框架协议。

2018年12月29日，在上海市核学会成立40周年纪念大会上，中国科学院先进核能创新研究院院长徐洪杰透露，我国已在实验室规模全面掌握这一全新领域的核心技术，相关产业链雏形基本形成，于2030年后在全球率先实现商业应用。世界首个两兆瓦液态燃料钍基熔盐实验堆已在推进中，于2020年底建成，下一步继续建设100兆瓦示范堆。这标志着中国正引领全球熔盐堆研发。

研究意义

熔盐堆的优异性能主要来自其复合熔盐冷却剂的高沸点等物理化学特点，熔盐还可以用在太阳能集热、大规模热能存储和大功率电池等，熔盐的广泛使用给能源带来了革命性变化。

熔盐利用的关键技术是熔盐制备与纯化技术、结构材料制备加工技术、腐蚀控制技术、熔盐回路关键仪器设备设计与制造技术；相关技术还包括环境友好型轻同位素分离技术、基于复合氟化盐热扩散的材料表面改性技术、高温熔盐回路先进测量与控制技术、熔盐堆堆芯设备设计制造技术、先进热能转换与利用技术、高温电解制氢技术、熔盐堆乏燃料干法分离与处理技术、核纯钍制备技术、熔盐堆燃料制备技术、环境中微量放射性气体检测与控制技术等。这些产业在中国几乎是空白，TMSR 先导专项给钍基熔盐堆全产业链奠定科技基础.TMSR 团队已着手与政府、资本和市场等社会要素结合，将先导专项执行中掌握的上述实验室技术进行产业化，推动 TMSR 全产业链的发展。

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