打破核能瓶頸：釷轉換為鈾如何重塑全球能源安全

中國已經完成了西方核能計畫數十年來一直追求的目標——在一個運行中的熔鹽反應堆中展示持續的釷轉換為鈾的能力。這一成就標誌著新一代核能技術的分水嶺時刻，對全球能源獨立和碳減排策略具有深遠的影響。

技術突破：有何不同之處

由中國科學院上海應用物理研究所(SINAP)在戈壁沙漠建造的實驗性釷熔鹽反應堆(TMSR)，已成功驗證一種燃料轉換過程，將豐富的元素釷-232轉化為能維持核裂變的鈾-233。自2023年10月達到運行臨界以來，該反應堆一直穩定產生熱能，同時產生實驗數據證實了這一轉化。

與依賴固體鈾燃料棒的傳統核反應堆不同，TMSR採用懸浮在熔融氟化物鹽中的液態燃料。這種雙重功能設計既是燃料來源，也是冷卻介質，使得燃料可以持續補充而不停止運作。據SINAP副主任李青軟表示，這種方法大幅提升燃料效率，同時大幅減少長壽命放射性廢料的產生——解決了核能產業中最持久的環境問題之一。

為何釷的用途比以往更重要

該反應堆的突破點在於一個自我維持的循環：釷在反應堆內吸收中子，轉變為鈾-233，然後參與裂變鏈反應。這個“燃燒同時育成”的過程意味著燃料的補充在內部完成，無需昂貴的外部製造，並且能從單一釷負載中產生幾乎無限的能源潛力。

對中國來說，這項技術解決了一個關鍵的能源脆弱點。該國目前超過80%的鈾依賴進口，使其核能部門受到地緣政治緊張和商品價格波動的影響。相比之下，釷在中國領土上更為豐富。保守估計，中國的釷儲量在130萬到140萬噸之間，僅內蒙古巴彥淖爾礦的濃度就足以供應國家超過千年。

相較傳統核能基礎設施的優勢

第四代熔鹽反應堆以釷為燃料循環，提供多重安全與效率優勢。它們在大氣壓下運作，而非需要高壓容器，使用化學穩定的鹽類來封存放射性物質，顯著降低爆炸和泄漏的風險。這種根本不同的架構代表著一場從過去五十年主導全球核能的輕水反應堆設計的範式轉變。

發展時間線本身也彰顯了中國的執行能力。建設始於2018年，2022年獲得環境部的運行批准，2023年10月達到首次臨界，2024年中達到全面運行能力，並在年底前完成了全球首個釷燃料裝載實驗。中國目前在建核反應堆數量超過所有其他國家之和，且建設速度大約是西方競爭者的兩倍。

更廣泛的背景：為何這對能源未來重要

儘管美國、法國和日本曾探索釷反應堆概念，但都未能成功從實驗階段轉向運營階段。中國的TMSR是全球首個持續進行、產生數據的示範項目。這使中國成為該技術領域的實質領導者，而西方核能計畫長期視其為能源安全的未來，卻屢次未能商業化。

經濟層面也強化了這一趨勢。在過去五十年中，美國的核建設成本大幅上升，而中國則將建設費用降低約一半。這種成本優勢，加上持續的技術進步，形成了中國與西方國家在核能基礎設施發展上的鴻溝。

中國科學院於2011年啟動TMSR計畫，作為一項全面國家策略的一部分，旨在發展可持續能源系統並實現碳排放減少。成功的釷轉鈾里程碑標誌著這十年投資於先進裂變技術的成熟，具有即時的發電應用和長遠的工業熱能及燃料安全潛力，惠及亞洲乃至全球。