參考美國解密技術文件 大陸完成世界首座釷燃料反應爐

中國大陸的熔鹽燃料迴路實驗。(圖/中國科學院)

大陸的中國科學院宣佈，他們已完成世界首座釷熔鹽式反應爐，並且也完成重新裝填燃料，有望成爲實用化的反應爐。並表示，釷燃料是新式清潔能源的一種，而且地質裡完全不虞缺乏。

中國科學院還提到，釷燃料反應爐的技術，是源自美國發布的解密文件，「只是美國人沒去做，而我們做出來了，這就像是龜兔賽跑的故事。」

有趣的工程(Interesting Engineering)報導，這一里程碑的成就，是中國科學院在 4 月 8 日的一次閉門會議上，由該計劃首席科學家徐洪傑(Xu Hongjie)發表的。

這座釷反應爐位於內蒙古戈壁沙漠，功率2百萬瓦。

現有的主流核反應爐，採用的燃料是鈾，特別是鈾的同位素鈾235。不過鈾在地質裡不算多，大約是百萬分之一至百萬分之十左右。而鈾235又更稀少，在鈾礦裡的比例僅百分之0.72。因此，鈾是否會枯竭?一直是爭論的話題。

至於釷，它是地球上最豐富的超鈾元素，地殼中的丰度是鈾的3倍多。於是原子能專家認爲，釷是一種取之不盡的核能燃料。一些科學家估計，光是內蒙古的一個釷礦，理論上可以滿足數萬年的能源需求，而且產生的放射性廢棄物，比目前的鈾反應爐少得多。

徐洪傑宣稱，「我們完成首座實用化的釷燃料反應爐，這象徵了國大陸已成爲全球核能技術的領先者。」

他並且表示，釷反應爐的技術原理都來自美國的公開文件，所以他將這場技術競爭，用經典的伊索寓言比喻，他說：「兔子有時會犯錯或變得懶惰，這時烏龜就會抓住機會。」

報導稱，作爲核燃料，釷比鈾有幾個優勢。首先它在地殼中的含量更爲豐富；其次，它產生的長半衰期放射性廢物，也比鈾反應更少。

它生成的副產品也不太適合武器化，從而降低了安全風險。與熔鹽技術結合時，反應爐可以設計成大氣壓力下運轉，自然限制過熱，提高整體安全性。

1960 年代，美國研究人員建造並測試了早期的熔鹽反應爐，但是美國最終擱置了該計劃，轉而採用鈾基技術。徐洪傑說：「美國將其研究成果公之於衆，等待合適的繼任者。我們就是那個繼任者。」

徐和他在上海應用物理研究所的團隊，研究這些解密的美國文件，重現了美國曾經完成的舊實驗，然後進一步開發了這項技術。他說：「我們掌握了文獻中提到的每一種技術，然後進一步推進。」

該反應爐於2023年10月達到臨界狀態，2024年6月實現滿功率運行，僅四個月後，就成功執行了「反應爐運作中的燃料添加」 。

現是個重大的技術突破，現有的鈾反應爐，更換燃料必須停止運轉，然後才能更換燃料棒。

徐說，在完成實驗爐後，他們現在正在建造一座規模更大的釷熔鹽反應爐，預計功率爲10百萬瓦， 2030 年達到臨界狀態。

額外說明，該報導有些說法必須注意。釷燃料的主成分是釷-232，吸收一箇中子後經過經兩次β衰變，轉變爲鈾-233，再以鈾-233和中子反應產生核分裂。這稱爲釷/鈾-233循環。 然而，鈾-233也是可以核武器化的材料，早在1954年4月15日，美國就完成並首次引爆鈾233核武器，一份機密資料被公佈，文件指出美國軍方稱「鈾233是令人滿意的武器材料」。同一份文件指出「在冷戰時期，美國大約以釷232增殖的方式，生產了2公噸的鈾233」，意即在美國的核武庫中，除了鈾235核彈、鈽239核彈以外，也有鈾233核彈。