什么是熔鹽堆？

目前，世界上大多數核電廠都使用加壓輕水反應堆（壓水堆）。這些反應堆以水為冷卻劑，在高壓下將水泵到堆芯。那里有原子核裂變釋放的能量將水加熱，然后以蒸汽形式釋放出來，驅動渦輪機發電。

然而，如果用鹽替代水作為主冷卻劑，則可以在大氣壓力下吸收大量熱能，從而使采用這種技術的反應堆能夠在非常高的溫度下運行。這反過來又可以生產高品位熱能，為工業流程（如為綠色鋼鐵制氫）脫碳提供了可能性，而不會像目前使用化石燃料制氫那樣排放大量溫室氣體。

國際社會對熔鹽堆的興趣與日俱增，因為熔鹽堆有潛力提供大量高效、低成本的電力，并產生可用于各種工業應用的高溫工藝熱。高溫氣冷堆（使用氦氣代替熔鹽作為冷卻劑）也具有同樣的優勢。

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熔鹽堆最初開發于20世紀50年代，最近的一些設計不需要固體燃料，因此無需制造和處置固體燃料。采用液體燃料技術的熔鹽堆產生的高放核廢物較少，因為它們的燃料燃燒極限較高，產生的廢物較少。?

此外，熔鹽堆一般都具有非能動安全設施，即通過自然物理原理提高安全性的設計元素，無需人為干預。例如，一旦熔鹽堆中的反應堆過熱，液態鹽會膨脹，自然會增加堆芯中子的泄漏，這意味著中子不再能夠引起裂變，從而降低核裂變率和溫度。一些熔鹽堆在反應堆下方設有一個特殊的排鹽槽。如果反應堆溫度過高，由固態鹽制成的塞子就會熔化，使熔鹽流入排鹽槽，從而完全停止反應，無需人工干預或外部動力。

鈾、钚和釷都可以溶解在適當的鹽中，這意味著熔鹽堆有可能適應各種核燃料循環（如鈾-钚循環和釷-鈾循環），從而實現更可持續的燃料循環。對钚的更有效利用將消除目前使用這種燃料的輕水堆所產生的大部分廢物。此外，釷的含量是鈾的三倍，而且更容易開采。

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目前正在開發的熔鹽堆主要基于兩種設計。第一種設計使用傳統的固體燃料棒，用熔鹽代替水作為冷卻劑。第二種設計是液體燃料模型，將易裂變材料（鈾或釷）溶解到基于熔鹽的冷卻劑中。在這些液體燃料設計中，裂變產物被溶解到熔鹽中，熔鹽能夠通過堆芯循環，在那里發生裂變并產生熱量。熱量隨后被輸送到二級回路，在那里驅動渦輪機發電。這些設計的另一種變體也在開發之中，即把熔融燃料鹽裝入密封的金屬管中，并使用次級鹽作為冷卻劑。

目前正在開發幾種熔鹽堆設計。雖然許多新設計遵循的原則與20世紀60年代美國橡樹嶺國家實驗室熔鹽反應堆實驗中開發的反應堆（如鹽“凍塞”）相似，但也有許多新思路有待研究、開發和驗證。其中包括不同的燃料循環、不同的燃料鹽和模塊設計 — 這將使系統和組件能夠在工廠組裝，并作為一個機組運輸到安裝地點。

在加拿大，基于熔鹽的小型模塊堆概念于2023年通過了關鍵的許可證預審批供應商設計審查，這是熔鹽堆完成的首次此類審查。包括中國、俄羅斯和美國在內的其他項目也在繼續取得進展，希望熔鹽堆最快能在21世紀30年代中葉開始部署。

在中國，中國科學院自2011年以來一直在推進熔鹽堆的發展。2021年8月，位于中國西北部的首座液態燃料釷基熔鹽實驗堆TMSR-LF1建成。這個2兆瓦（熱）的中試廠只產生熱功率，但成功證明了熔鹽堆技術的可行性。在此基礎上，中國將于今年在TMSR-LF1附近新建一座10兆瓦級熔鹽堆電廠。這將是中國首座商用釷基熔鹽堆，預計將于2029年竣工并進行運行部署。

了解更多：什么是小型模塊堆？

熔鹽堆分四類，有六大系列。可以在這份《熔鹽堆技術現狀》報告中了解更多詳情。?

然而，管理系統更新的許多關鍵挑戰仍有待解決。設計安全和燃料鹽運輸標準尚未制定，熔鹽堆專用反應堆組件的供應鏈也有待開發。對熔鹽堆所特有的潛在事故情景分析通常并不十分清楚，還需要進行更多的實驗和安全示范測試。燃料鹽化學性質隨燃燒的變化情況以及放射性核素在正常和事故工況下的滯留情況都有待進一步研究。

• 原子能機構通過一系列舉措，包括技術會議和講習班，支持熔鹽堆的開發和部署。
• 2023年，原子能機構和經濟合作與發展組織核能機構在維也納聯合舉辦了熔鹽堆技術燃料循環化學國際講習班。發布了報告《熔鹽堆技術現狀》。
• 2025年，原子能機構將于2025年4月22日至25日在奧地利維也納原子能機構總部舉行熔鹽堆的反應堆物理學、熱工水力學和設備設計技術會議。
• 原子能機構核協調統一和標準化倡議發起于2022年，現正研究如何通過統一的監管方案和工業標準化來加快熔鹽堆等先進堆的部署。
• 原子能機構編制了題為《熔鹽堆技術現狀》的出版物。
• 原子能機構還維護著先進反應堆信息系統，這是一個網絡平臺，收集整理目前正在開發的所有先進堆的信息，包括技術數據和其他特征。

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