
钍不属于传统稀土元素,但可作为发电燃料使用,是第四代先进核电技术的重点候选路线之一。钍的原子序数为90,属于锕系元素,并非传统稀土元素(传统稀土包含镧系15种元素加钪、钇共17种),不过全球多数轻稀土矿会伴生钍资源,因此常被与稀土产业关联。一、 钍基发电的核心原理天然钍中占比最高的是钍-232,本身不直接裂变发电,但吸收中子后会转化为可裂变的铀-233,通过铀-233的链式裂变释放热能,加热工质驱动汽轮机完成发电流程。二、 主流商用研发堆型(一) 钍基熔盐堆1. 技术特点:将二氧化钍与铀-233的燃料溶于氟化盐熔盐中,在常压下运行,堆芯工作温度可达700℃以上;发生事故时熔盐会自动流入应急冷却槽固化,不会出现传统压水堆的堆芯熔毁风险。2. 综合优势:可同时实现发电和工业高温供热,核废料放射性半衰期仅为数百年,远短于传统铀堆的数万年。(二) 高温气冷钍基堆1. 技术特点:以石墨作为慢化剂,采用陶瓷包覆型二氧化钍燃料颗粒,即使冷却系统失效,堆芯温度也不会超过陶瓷包覆层的耐受极限,安全性极强。2. 拓展应用:除发电外,可配套实现工业制氢、区域集中供热。三、 全球商业化进展1. 中国:2021年建成世界首座2兆瓦级钍基熔盐堆实验堆,完成72小时满功率连续运行,验证了核心技术可行性,目前正在推进100兆瓦级商用示范堆的研发。2. 其他国家:美国、俄罗斯、法国等均有相关研发项目,但目前尚未实现大规模商业并网发电。四、 当前的核心限制因素1. 工艺门槛高:钍-232转化为铀-233的提纯分离工艺复杂,熔盐堆所需的高温耐腐蚀材料、密封技术尚未完全成熟。2. 核扩散风险:副产物铀-233可用于制造核武器,相关技术受到国际核不扩散体系的严格管控。3. 成本优势不足:当前钍基堆的建造成本约为传统压水堆的1.5-2倍,尚未形成规模效应摊薄单位造价。
