钍基熔盐堆开辟第四代核电技术新赛道 我省应早谋快动抢占先进核能产业新高地

作者:李能丽 刘际宁 王巧婧  来源:  日期:2026年8月17日

钍基熔盐堆是以钍作为主要核燃料、以液态氟化物熔盐作为燃料载体和冷却剂的先进核能装置,具有固有安全、常压工作、无水冷却、高温输出、核废料少、防核扩散性强、经济性更好等独特优势,是国际公认的第四代核裂变反应最优堆型之一。202511月,中科院上海应用物理研究所在甘肃武威建成全球唯一运行的液态燃料钍基熔盐实验堆,成功实现国际首次钍铀核燃料转换,反应堆整体国产化率超90%,推动我国第四代核电技术实现全球领跑,为先进核能产业迭代升级开辟了新赛道。我省作为能源大省、工业大省,正全力保障能源安全、推动经济社会绿色低碳转型,甘肃戈壁滩钍基熔盐实验堆的建成一举打破全球核电铀基燃料主导的单一格局,为我省破解铀资源稀缺、化石能源高度依赖、工业能源供应紧张等突出问题提供了全新方案,也为我省抢占未来能源先机、打造先进核能高地提供了宝贵契机,发展前景极其广阔。

一、钍基熔盐堆里程碑式技术突破,颠覆传统核电工业运行模式,开辟未来能源工业革命新赛道

(一)摆脱资源依赖,化解能源安全“卡脖子”痛点新方案

1.从根源上破解能源安全隐患。我国是全球最大的能源消费国和最大的石油、天然气进口国,原油进口占比超70%,天然气约40%,能源进口依存度高,关键资源保障不确定性风险大。近年来,我国积极发展核电,截至2025年底,在运、在建核准待建核电机组已达112台,总装机容量1.26亿千瓦,连续三年居全球首位。同时,传统核电高度依赖铀资源,高温气冷堆冷却剂依赖氦气,而我国天然铀供需缺口巨大、氦气稀缺,对外依存度分别高达70%80%,能源安全面临“卡脖子”风险。当前,国际地缘政治冲突不断升级,能源安全问题愈发凸显,发展不依赖铀的钍基核能成为破解这一困境的战略选择。

2.“铀依赖”到“钍自由”精准适配我国资源禀赋与铀基核能相比,钍基熔盐堆以钍作为主要燃料。我国钍资源丰富,已查明的钍储量140万吨居全球前列。且钍多伴生于稀土矿,提取难度低,每提取1吨稀土精矿副产大约30千克钍富集物,我国仅稀土的钍副产品年产量达数千吨,不需要经过昂贵的浓缩过程,稀土伴生废料即可实现核燃料能源质的转变,提取成本仅为铀的1/10

3.改变传统核燃料利用低效局面。钍能量转换率更高,天然铀中只有0.7%的铀-235可直接用于裂变,而天然钍吸收中子后可近乎100%衰变转化为可裂变的铀-233,引发链式钍铀循环持续释放能量,反应堆可在线换料无需停堆,将燃料利用率从不足1%提升至60%以上,且核废料仅为传统堆型的千分之一、放射危害期从数万年缩短至300度电成本有望降至0.3元以下。一吨钍产生的能量相当于200吨天然铀或350万吨煤,如果我国已探明钍储量全部用于发电,理论上可满足我国两万年的电力需求,彻底打破了传统铀基核电燃料短缺、能源安全“卡脖子”的困局,为未来能源独立自主提供战略支撑。

(二)打破选址桎梏,构建陆海多能协同双碳落地新范式

1.不用水填补内陆安全清洁基荷电力空白。传统核电冷却高度依赖水源,存在熔毁、放射泄露风险,选址局限于沿海地区,导致内陆核电清洁基荷电力供应不足。钍基熔盐堆以液态熔盐为冷却剂,无需依赖大型水体及冷却塔,适配沿海、内陆、荒漠、孤岛等多种场景;具备固有安全性,常压运行无爆炸风险,运行温度700℃远低于1400℃的熔盐沸点,可建于地下显著提升攻击防御能力,即使发生事故,堆底冷冻阀自动熔化,燃料盐靠重力流入地下储罐,核反应自行终止,从根本上消除堆芯熔毁隐患,满足内陆人口密集、工业集中区域的安全需求,缓解内陆风光资源有限、绿电供应不足的压力。

2.天然匹配工业热源开辟高耗能行业减排新路径。我国工业领域碳排放占全国总排放量的65%以上,石化、化工、钢铁、建材等高耗能行业对高温热能的刚性需求,是当前能源清洁替代中最难啃的“硬骨头”。钍基熔盐堆具备极强的工业耦合能力,可输出700℃以上高温蒸汽,覆盖石化蒸馏、化工合成、冶金加热、纺织印染定型等主要工业用热场景,可直接替代燃煤为工业提供高温热源,同时可直接用于?规模化高效电解制取“绿氢”,实现工业生产热源、氢源的初始清洁化。

3.推动清洁能源利用跨越式提升。平衡稳定电网、打造多能源互补的清洁能源系统是钍基熔盐实验堆选址甘肃武威建设的验证目标之一。钍基熔盐堆液态燃料特性允许一定范围内的功率调节,可根据电网需求灵活调整出力,替代煤电承担稳定基荷和灵活调峰的双重角色,实现电力系统的深度脱碳。

(三)引领未来能源,开启先进核能钍基赛道角逐新蓝海

1.重塑未来能源底层逻辑极具发展空间。钍基熔盐堆无需压力容器,可以建造成紧凑、轻量、低成本的小型堆体,为核能小型化、移动化、长效化创造了条件。突破传统核能应用边界,可拓展至远洋船舶、重型机械、数据中心、极地科考、深空深海探测等能源应用新场景。江南造船发布的全球首型、世界最大24000TEU级核动力集装箱船方案,采用的正是钍基熔盐堆设计。钍基熔盐堆作为新型动力源,具备从根本上替代传统燃煤燃油发电机充当持久动力源甚至太空能源的巨大潜力,市场空间极为广阔。

2.国际核能强国加速布局。第四代核电是全球能源科技角逐的战略高地,美国颁布核能新政,重启熔盐堆测试,加速先进反应堆示范,巩固核能领导地位、实现2050年四倍核能发展目标。俄罗斯批准核工业长期发展规划,将核发电量占比由2025年的19%提升至2042年的25%,扩大快堆、小堆商业化领先优势,瞄准闭合燃料循环,推进熔盐堆实现2031年投运。法国启动核能复兴战略,资助熔盐堆研发和商业化。

3.我国钍基熔盐堆技术全球领跑。2026年,我国加入《三倍核能宣言》以核能居首的“未来能源”首次写入中央政府工作报告,清洁、稳定、高效的核能成为我国建设新型能源体系不可或缺的基荷能源。我国在全球率先实现2兆瓦液态燃料钍基熔盐实验堆满功率安全运行关键核心设备100%国产化,构建起从钍资源提取、核心设备制造到系统集成的完整技术体系,占据全球技术领先优势。核电央企国电投总部设立钍基熔盐堆办公室,以系统工程模式加速推动2035年建成百兆瓦级示范堆,我国抢抓未来先进核能竞争主动权奠定了坚实基础。

(四)契合我省发展,催生千亿级未来产业发展新机遇

从能源结构看,2025年我省煤电发电量占比仍高达63%,而持续扩大的新能源装机亟需稳定清洁基荷电源进行调节。从产业需求看,我省高耗能行业占全部工业营收的46%,对高品质清洁高温工业蒸汽需求巨大。从资源禀赋看,我省轻稀土资源量居全国第三位,是全国重要的稀土产业大省,稀土开采和冶炼分离过程中伴生的钍资源未得到有效利用。从区域布局看,我省内陆地区工业门类齐全、能源消费集中,而清洁电力供应相对不足。发展钍基核能,可助力我省构建陆海协同、多能互补、安全自主的新型能源体系,依托我省工业基础和稀土产业优势,带动上游高温镍基合金、核石墨等核级材料、中游熔盐泵、换热器、控制设备等核心装备、下游工业供汽等核能综合利用全链条发展,推动我省核电与高端化工、动力装备、算力数据中心、精密制造、新材料、核医疗、绿色氢氨醇、高温熔盐储能、商业航天等产业深度融合,催生新业态、培育新增长点,助力我省抢占全球未来能源革命制高点。

二、抢抓钍基熔盐堆先机,推动多路线协同并进,塑强第四代核电工业新优势,打造未来先进核能产业新高地

(一)谋定未来产业前瞻布局,抢抓钍基熔盐堆战略机遇

1.主动对接提前卡位国家钍基核能战略强化规划引领战略对接钍基熔盐堆为代表的先进核能纳入全省“十五五”未来产业和能源发展规划,作为中长期战略储备进行前瞻布局,攻坚钍基熔盐堆技术材料设备,论证储备淄博、东营、滨州、聊城、潍坊、济宁等热电负荷需求大的潜力厂址。充分发挥我省与国电投集团、山东能源集团与中科院上海应物所战略合作优势,围绕国家“百兆瓦钍基熔盐堆关键技术”等重大专项,加强与国家部委、核电央企及国内顶尖科研机构的沟通对接,积极争取国家级钍基熔盐堆示范项目率先落地,打造国家钍基熔盐堆产业化应用示范承载区。

2.统筹多技术路线协同发展推动“三代堆 四代堆”协同发展,扩大高温气冷堆、国和一号两大首堆优势,推动高温气冷堆技术升级与规模化建设,推进一体化小堆示范工程核准,加速宽能谱超高通量试验堆建设,关注钠冷快堆等其他四代核能发展动态,形成“三代堆为基础、高温堆为特色、小堆为补充、钍基堆为突破”的多路线协同发展格局

3.推进先进核能产业化前置部署。结合全省能源、产业和国土空间规划,超前部署与四代核电耦合的配套产业,加强核电基地与周边工业园区、城市供暖、工业用能等产业需求衔接,同步规划建设包括智能电网、储能设施、氢能输送管道等配套新型电力基础设施,提升电网对先进核能的消纳能力,强化与风光储氢等新能源规划的协同互补,为先进核能产业化落地创造条件。

(二)强化基础研究前沿攻关,抢占四代核电技术制高点

1.完善核能基础研究创新体系。依托山大核科学与技术一级博士点、清华大学先进核能技术科研基地,加强合作交流与引进培养,深化与清华大学核研院、中科院上海应物所、中国核动力研究设计院等顶尖机构的合作,引进核能领域领军人才,联合培养科研骨干,支持四代核电技术长周期基础研究,构建覆盖核物理、核化学、材料科学、系统工程等多学科的基础研究体系,提升原始创新能力。

2.打造高能级创新平台矩阵。整合省先进核能技术创新中心、山东大学、省能源研究院等资源,争创国家第四代核电技术创新中心,支持山东核电联合建设的“国家能源非能动核能共性技术研发中心”做大做强。积极对接国家重大科技基础设施建设规划,支持涉核企业争创重点实验室、工程研究中心、制造业创新中心等国家级、省级创新平台,形成梯次联动的创新体系。

3.攻关先进核电关键核心技术。聚焦钍基熔盐堆、高温气冷堆等先进堆型,深入实施“核动未来”科技示范工程,在核燃料循环、先进堆型设计、核心设备制造、特种材料制备、智能控制运维等领域设立重大科技专项,力争在熔盐化学、高温合金材料、先进控制技术等前沿领域形成一批具有自主知识产权的核心技术和标准体系。

(三)完善产业链条提升配套,夯实先进核能落地根基

1.补齐核心装备制造短板。紧盯《核电站配套产品目录》我省尚属空白的领域,加快产业链关键项目招引,重点突破压力容器、蒸汽发生器、主泵、仪控系统等核岛关键设备制造能力,争取上海电气、哈尔滨电气、中国一重等龙头企业制造基地落地山东。

2.培育壮大本土涉核企业梯队。依托核电基地建设和供需对接平台,建立核电装备企业培育库,支持本土企业转型核电制造领域,加强涉核资质认证指导,推动省内更多企业入围“华龙一号”、“国和一号”、高温气冷堆等先进核电产业链合格供应商名录。

3.打造全国先进核能装备制造核心承载区。发挥东方电气、山东核电设备等骨干企业引领带动作用,推动核电装备向高端化、智能化,集群化发展。重点推动烟台、威海、济南等地打造先进核能装备制造产业集群,以烟台为核心,集聚海阳、招远、荣成核电装备制造、技术研发、工程服务企业,建设千亿级胶东半岛先进核能产业集群。依托济南、淄博、潍坊装备制造基础,发展四代核电辅助设备、通用部件、材料加工、检测服务等配套产业,形成与胶东核心区协同互补格局。

(四)深化央地协同示范应用,打造先进核能产业高地

1.深化央地全方位战略合作。在项目布局、技术研发、产业配套、人才交流等领域与四大核电央企开展深度战略合作,建立高层定期会商机制,推动在鲁优先布局四代核电技术产业化重大项目与创新资源。创新“央企主导 地方配套 社会资本参与”等合作模式,共同投资建设示范项目、产业园区与创新平台,共享发展成果。

2.拓展核能多元化应用场景。依托“暖核一号”经验,加快核能供热、供汽、海水淡化、制氢等综合利用技术示范应用。借鉴江苏徐圩“华龙一号 高温气冷堆”耦合项目,开发核能驱动的绿色化工、低碳冶金等创新模式,打造基于核能的零碳产业园,探索小型堆在海岛供电、海水制氢等场景应用,前瞻布局核动力船舶、海上平台等特种应用,构建陆海统筹的核能应用新格局。

3.完善先进核能产业发展支撑体系。设立先进核能产业发展基金,引导社会资本加大投入。加大核能产业发展政策支持,在土地供应、审批流程、资金投入等方面给予支持。强化核安全监管能力建设,确保核能产业安全有序发展。健全核电产业人才培养体系,加强职业技能培训,为产业发展提供人才保障。加强核电科普宣传,提升公众对先进核能的认知度和接受度。

作者单位:山东省工业和信息化研究院

鲁ICP备19061685号-2     鲁公网安备 37010202000510号
技术支持:济南网站建设