什么是熔盐堆？

目前，世界上大多数核电厂都使用加压轻水反应堆（压水堆）。这些反应堆以水为冷却剂，在高压下将水泵到堆芯。那里有原子核裂变释放的能量将水加热，然后以蒸汽形式释放出来，驱动涡轮机发电。

然而，如果用盐替代水作为主冷却剂，则可以在大气压力下吸收大量热能，从而使采用这种技术的反应堆能够在非常高的温度下运行。这反过来又可以生产高品位热能，为工业流程（如为绿色钢铁制氢）脱碳提供了可能性，而不会像目前使用化石燃料制氢那样排放大量温室气体。

国际社会对熔盐堆的兴趣与日俱增，因为熔盐堆有潜力提供大量高效、低成本的电力，并产生可用于各种工业应用的高温工艺热。高温气冷堆（使用氦气代替熔盐作为冷却剂）也具有同样的优势。

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熔盐堆最初开发于20世纪50年代，最近的一些设计不需要固体燃料，因此无需制造和处置固体燃料。采用液体燃料技术的熔盐堆产生的高放核废物较少，因为它们的燃料燃烧极限较高，产生的废物较少。 

此外，熔盐堆一般都具有非能动安全设施，即通过自然物理原理提高安全性的设计元素，无需人为干预。例如，一旦熔盐堆中的反应堆过热，液态盐会膨胀，自然会增加堆芯中子的泄漏，这意味着中子不再能够引起裂变，从而降低核裂变率和温度。一些熔盐堆在反应堆下方设有一个特殊的排盐槽。如果反应堆温度过高，由固态盐制成的塞子就会熔化，使熔盐流入排盐槽，从而完全停止反应，无需人工干预或外部动力。

铀、钚和钍都可以溶解在适当的盐中，这意味着熔盐堆有可能适应各种核燃料循环（如铀-钚循环和钍-铀循环），从而实现更可持续的燃料循环。对钚的更有效利用将消除目前使用这种燃料的轻水堆所产生的大部分废物。此外，钍的含量是铀的三倍，而且更容易开采。

可在对铀的解读中了解更多信息。

目前正在开发的熔盐堆主要基于两种设计。第一种设计使用传统的固体燃料棒，用熔盐代替水作为冷却剂。第二种设计是液体燃料模型，将易裂变材料（铀或钍）溶解到基于熔盐的冷却剂中。在这些液体燃料设计中，裂变产物被溶解到熔盐中，熔盐能够通过堆芯循环，在那里发生裂变并产生热量。热量随后被输送到二级回路，在那里驱动涡轮机发电。这些设计的另一种变体也在开发之中，即把熔融燃料盐装入密封的金属管中，并使用次级盐作为冷却剂。

目前正在开发几种熔盐堆设计。虽然许多新设计遵循的原则与20世纪60年代美国橡树岭国家实验室熔盐反应堆实验中开发的反应堆（如盐“冻塞”）相似，但也有许多新思路有待研究、开发和验证。其中包括不同的燃料循环、不同的燃料盐和模块设计 — 这将使系统和组件能够在工厂组装，并作为一个机组运输到安装地点。

在加拿大，基于熔盐的小型模块堆概念于2023年通过了关键的许可证预审批供应商设计审查，这是熔盐堆完成的首次此类审查。包括中国、俄罗斯和美国在内的其他项目也在继续取得进展，希望熔盐堆最快能在21世纪30年代中叶开始部署。

在中国，中国科学院自2011年以来一直在推进熔盐堆的发展。2021年8月，位于中国西北部的首座液态燃料钍基熔盐实验堆TMSR-LF1建成。这个2兆瓦（热）的中试厂只产生热功率，但成功证明了熔盐堆技术的可行性。在此基础上，中国将于今年在TMSR-LF1附近新建一座10兆瓦级熔盐堆电厂。这将是中国首座商用钍基熔盐堆，预计将于2029年竣工并进行运行部署。

了解更多：什么是小型模块堆？

熔盐堆分四类，有六大系列。可以在这份《熔盐堆技术现状》报告中了解更多详情。 

然而，管理系统更新的许多关键挑战仍有待解决。设计安全和燃料盐运输标准尚未制定，熔盐堆专用反应堆组件的供应链也有待开发。对熔盐堆所特有的潜在事故情景分析通常并不十分清楚，还需要进行更多的实验和安全示范测试。燃料盐化学性质随燃烧的变化情况以及放射性核素在正常和事故工况下的滞留情况都有待进一步研究。

• 原子能机构通过一系列举措，包括技术会议和讲习班，支持熔盐堆的开发和部署。
• 2023年，原子能机构和经济合作与发展组织核能机构在维也纳联合举办了熔盐堆技术燃料循环化学国际讲习班。发布了报告《熔盐堆技术现状》。
• 2025年，原子能机构将于2025年4月22日至25日在奥地利维也纳原子能机构总部举行熔盐堆的反应堆物理学、热工水力学和设备设计技术会议。
• 原子能机构核协调统一和标准化倡议发起于2022年，现正研究如何通过统一的监管方案和工业标准化来加快熔盐堆等先进堆的部署。
• 原子能机构编制了题为《熔盐堆技术现状》的出版物。
• 原子能机构还维护着先进反应堆信息系统，这是一个网络平台，收集整理目前正在开发的所有先进堆的信息，包括技术数据和其他特征。