强强联手共同开展钍基熔盐堆核能系统(TMSR)实验堆安装技术研发

核裂变能存在于原子核内部，只有使它释放出来才能被人类所利用。重核在核裂变反应过程中会释放出的巨大能量，称为核裂变能。核裂变能应用是缓和世界能源危机的一种经济有效的措施。重金属元素铀-235的原子核吸收一个中子后产生核反应，使这个重原子核分裂成两个(极少情况下会是3个)更轻的原子核以及2-3个自由中子，还有β和γ射线和中微子，并释放出巨大的能量，这一过程称为核裂变。

近期，中国科学院上海应用物理研究所与上海建工集团股份有限公司(上海建工)签署合作协议，共同开展中国科学院战略性先导科技专项“未来先进核裂变能——钍基熔盐堆核能系统(TMSR)”的实验堆安装技术研发，推进TMSR的技术发展和产业链布局。

此战略合作协议旨在建立长期战略伙伴关系，围绕TMSR的发展和产业链布局，开展TMSR建筑与安装工程的技术研发、工程设计、施工、项目管理和人才队伍建设等方面的合作，共同推进TMSR技术从仿真堆、实验堆、研究堆、示范堆到商业化推广。

核裂变能发电的过程

核裂变能→水和水蒸气的内能→发电机转子的机械能→电能

利用核反应堆中核裂变所释放出的热能进行发电的方式。它与火力发电极其相似。只是以核反应堆及蒸汽发生器来代替火力发电的锅炉，以核裂变能代替矿物燃料的化学能。除沸水堆外(见轻水堆)，其他类型的动力堆都是一回路的冷却剂通过堆心加热，在蒸汽发生器中将热量传给二回路或三回路的水，然后形成蒸汽推动汽轮发电机。沸水堆则是一回路的冷却剂通过堆心加热变成70个大气压左右的饱和蒸汽，经汽水分离并干燥后直接推动汽轮发电机。

钍基熔盐堆核能系统是第四代先进核能系统的 6 种候选之一，包括钍基核燃料、熔盐堆、核能综合利用 3 个子系统，具有高固有安全性、核废料少、防扩散性能和经济性更好等特点。

熔盐堆研发始于 20 世纪 40 年代末的美国，橡树岭国家实验室于 1965 年建成液态燃料熔盐实验堆(MSRE)，这是迄今世界上唯一建成并运行的液态燃料反应堆，也是唯一成功实现钍基核燃料(铀-233) 运行的反应堆。但由于“冷战”的考虑，侧重民用的熔盐堆计划下马，美国熔盐堆研发中止。

20 世纪 70 代初，中国也曾选择钍基熔盐堆作为发展民用核能的起步点，上海“728 工程”于 1971 年建成了零功率冷态熔盐堆并达到临界。但限于当时的科技、工业和经济水平，“728 工程”转为建设轻水反应堆。

2011年中国重启钍基熔盐堆研究。2011 年，中科院围绕国家能源安全与可持续发展需求，部署启动了首批中科院战略性先导科技专项(A类)“未来先进核裂变能——钍基熔盐堆核能系统(TMSR)”，计划用 20 年左右的时间，在国际上首先实现钍基熔盐堆的应用，同时建立钍基熔盐堆产业链和相应的科技队伍。专项依托中科院上海应用物理所，上海有机所、上海高研院、长春应化所、金属所等 10 家院内外科研单位参与。

熔盐堆使用高温熔盐作为冷却剂，具有高温、低压、高化学稳定性、高热容等热物特性，无需使用沉重而昂贵的压力容器，适合建成紧凑、轻量化和低成本的小型模块化反应堆。此外熔盐堆采用无水冷却技术，只需少量的水即可运行，可在干旱地区实现高效发电。熔盐堆输出的高温核热可用于发电，也可用于工业热应用、高温制氢以及氢吸收二氧化碳制甲醇等。

熔盐堆的优异性能主要来自其复合熔盐冷却剂的高沸点等物理化学特点，熔盐还可以用在太阳能集热、大规模热能存储和大功率电池等，熔盐的广泛使用将给能源带来革命性变化。

熔盐利用的关键技术是熔盐制备与纯化技术、结构材料制备加工技术、腐蚀控制技术、熔盐回路关键仪器设备设计与制造技术;相关技术还包括环境友好型轻同位素分离技术、基于复合氟化盐热扩散的材料表面改性技术、高温熔盐回路先进测量与控制技术、熔盐堆堆芯设备设计制造技术、先进热能转换与利用技术、高温电解制氢技术、熔盐堆乏燃料干法分离与处理技术、核纯钍制备技术、熔盐堆燃料制备技术、环境中微量放射性气体检测与控制技术等。这些产业在中国几乎是空白，TMSR 先导专项将给钍基熔盐堆全产业链奠定科技基础.TMSR 团队已着手与政府、资本和市场等社会要素结合，将先导专项执行中掌握的上述实验室技术进行产业化，推动 TMSR 全产业链的发展。

新闻来源：上海应用物理研究所

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