返回顶部
返回首页 会员充值 我的足迹 返回上一页
具身智能
情绪经济
商业航天
十五五
银发经济

针基熔盐堆前景

在铀资源供给日趋紧张的背景下,针基熔盐堆为我国核能发展提供了“扬长避短”的新路径。国信证券报告指出,我国“贫铀富针”——铀矿资源相对匮乏,但针资源储量约28万吨,居世界第二(仅次于印度)。针-232可通过中子轰击转化成铀-233进入燃料循环,1吨针裂变产生的能量约相当于200吨天然铀。甘肃武威2MWt液态燃料针基熔盐实验堆(TMSR-LF1)已取得运行许可证并达到100%满功率运行;10MWe小型模块化针基熔盐堆计划2025年建造、2029年首次临界。针基熔盐堆正从实验室走向工程示范,有望成为我国核能发展的新增长极。

我国“贫铀富针”,针资源储量28万吨居世界第二

针元素在自然界中以单一同位素针-232形式存在,在大多数岩石和土壤中均有分布,总储量是铀资源的3-4倍。根据OECD、NEA和IAEA数据,全球开采成本低于80$/kgTh的合理保证和可推断针资源量约635.5万吨,其中印度84.6万吨位列第一,我国约10万吨(统计口径偏保守)。

据观研报告统计,我国针资源储量约30万吨,广泛分布在23个省市和地区。包钢股份曾表示,仅白云鄂博矿中稀土资源储量折含氧化针(ThO₂)就有22万吨。据中科院上海应物所数据,我国已查明针工业储量约28万吨,仅次于印度的34万吨。

相比铀矿资源,我国“贫铀富针”特征明显。针基熔盐堆可充分利用这一资源优势,减少对进口天然铀的依赖,提升核燃料供应的自主可控能力。
表4:针资源与铀资源对比
维度针资源铀资源
我国储量约28万吨(世界第二)相对匮乏
全球储量约635.5万吨(80$/kgTh)约607.85万tU(130$/kgU)
能量密度1吨针≈200吨天然铀
核扩散风险较低较高

针铀燃料循环原理与优势

针-232吸收中子后经两次β衰变转变成铀-233,铀-233受到中子轰击后发生裂变,释放2-3个中子继续轰击针-232增殖或维持链式反应。与铀钚燃料循环相比,针-232对热中子的反应截面更高,针铀燃料循环在热堆中也可实现自持增殖。

针铀燃料循环具有四方面优势:第一,中子经济性好,在热堆中也能增殖;第二,长寿命次锕系核素较少,放射性毒性相对较低;第三,伴生短寿命强γ辐射的铀-232,易于监测,防核扩散上有一定优势;第四,针和氧化针化学性质稳定、耐辐照、耐高温、热导性高,允许更高运行温度和更深燃耗。

甘肃武威TMSR-LF1满功率运行,10MWe堆2029年临界

我国针基熔盐堆研发处于世界前列。中科院将“针基熔盐堆核能系统(TMSR)”作为首批战略性先导专项之一,由上海应用物理研究所牵头实施。

甘肃武威2MWt液态燃料针基熔盐实验堆(TMSR-LF1)环评(运行阶段)已获批复,并取得运行许可证,目前已达到100%满功率运行。熔盐堆将裂变燃料(铀/针的氟化物)溶解在高温熔融氟盐冷却剂中,具有高温、低压、高沸点、稳定、高热容等特性,可在线加料和后处理,无需停堆换料。

2024年11月,上海应用物理研究所发布小型模块化针基熔盐堆研究设施项目环境影响报告书,披露将新建10MWe小型模块化针基熔盐堆(设计最大热功率60MWt)和干法分离研究装置。2025年将建造世界上第一座针基熔盐堆核电站,计划2029年首次临界并满功率运行。

熔盐堆技术特点:固有安全+高出口温度+核能综合利用

熔盐堆设计包含通过冻结塞控制的非能动应急停堆系统——当堆芯温度超过预设温度,冻结塞熔化,熔盐泄入应急储罐,核反应自动停止,熔盐冷却凝固后不会泄露放射性。这一设计使熔盐堆具备固有安全性。

熔盐堆出口温度可达700-800℃,可应用于发电、制氢、制氨等核能综合利用场景。熔盐堆运行时对冷却水需求较少,可部署在干旱地区。熔盐堆既可热堆也可快堆设计,既可针铀燃料也可铀钚燃料循环,既可大型也可小型模块化,技术灵活性极强。
点击阅读报告原文: 公用事业行业大国碳中和之四代核电:解决核能利用痛点向“终极能源”过渡-250109(43页)
相关报告