在全球能源结构深刻调整的大背景下，核能因其清洁、稳定、安全的优势受到了越来越多的关注。先进熔盐反应堆作为第四代先进核能系统的一种，凭借其独特的优势而成为了目前核能领域的重点研究堆型之一，但同时也面临着诸多技术挑战。

1. 熔盐堆概念

熔盐堆是以高温下融化成液态的熔盐作为核燃料载体和冷却剂的核裂变反应堆，其初步概念起源于20世纪40至50年代，并在21世纪初被纳入为第四代先进核能系统的发展堆型之一。第四代核能系统的提出也推动了其在全球范围内的快速发展。

与传统的压水堆不同，熔盐堆的核心创新是“液态燃料”：把铀、钍等核燃料溶解在高温熔盐中，让核裂变反应在液态环境中发生，热量通过熔盐循环传递出来，进而发电或用于氢气生产、海水淡化等场景。钍基熔盐堆是目前广受关注的堆型之一，我国在该领域处于全球领先地位。

图 1 熔盐堆系统示意图

2.国内外发展情况

2.1 国外发展：多点布局，稳步推进

美国是最早开展熔盐堆研究的国家，橡树岭国家实验室在1950年代建成实验堆ARE，在60年代就开始了熔盐堆民用电力生产的应用研究。2025年爱达荷国家实验室实现了熔盐堆燃料盐规模化生产，计划于2030年代推进商业化部署。法国、英国等国布局快谱熔盐堆和嬗变熔盐堆，英国计划2029年投运新型熔盐堆，用于制氢和海水淡化。俄罗斯也重启了熔盐堆的研究，聚焦于材料腐蚀和物理设计。日本提出质子加速器与熔盐堆结合的设计，探索钍铀燃料循环。

2.2 国内发展：从跟跑到领跑

我国对熔盐堆的研究始于20世纪60年代，2011年中科院启动“钍基熔盐堆核能系统”专项，集聚近百家科研机构、高校和企业协同攻关，目前已实现跨越式发展。2023年10月，甘肃民勤的2兆瓦液态燃料钍基熔盐实验堆首次实现临界反应；2024年6月达成满功率运行，2024年10月完成世界首次熔盐堆加钍实验；2025年11月实现钍铀核燃料转换，成为全球唯一运行并实现钍燃料入堆的熔盐堆。目前，我国熔盐堆关键核心设备100%国产化，整体国产化率超90%，已构建起完整的研发平台，规划2026年启动10兆瓦级研究堆建设，2035年建成百兆瓦级示范工程，逐步推进商业化。

图 2 熔盐堆国内外发展时间线

3.熔盐堆的核心技术优势

相比传统核电站，熔盐堆的优势十分突出，适合面向普通民众的安全、高效用能需求，主要有以下几点：

（1）固有安全，无熔堆风险：熔盐在高温下自然膨胀，一旦反应堆过热，中子泄漏会增加，功率自动降低；发生极端情况时，底部的“冻塞”会融化，熔盐会自动流入地下应急罐，无需人工干预，安全性大幅提升。

（2）燃料储备充足，利用率高：我国已探明钍储量28.6万吨，是铀储量的3倍。同时，液态燃料可以充分提高核燃料的利用率。

（3）核废料少，符合环保需求：相比于传统反应堆长达数万年的核废料寿命，熔盐堆产生的放射性废料少，寿命短，处理难度和成本低。

（4）选址灵活，用途多样：熔盐堆运行压力低，无需大型压力容器，可建在戈壁、沙漠等偏远地区；除了发电，还能提供高温工艺热，用于绿色制氢、海水淡化、钢铁工业脱碳等，适配多场景用能需求。

（5）经济性好，长期划算：熔盐堆寿命长、燃料成本低，且关键设备可实现国产化，长期运行下来，经济性优于传统反应堆。

4.熔盐堆面临的技术难点

尽管优势明显，但熔盐堆目前仍处于研发和实验阶段，要实现商业化应用，还需攻克三个核心难题：

（1）材料腐蚀：高温熔盐（运行温度650-700℃）对金属材料的腐蚀性极强，普通金属很快会被腐蚀损坏，需要研发专用的耐高温、耐腐蚀合金。

（2）中子增殖效率低：钍转化为铀的过程中，中间产物会消耗部分中子，导致核燃料增殖效率不高，难以实现燃料自给，需要优化燃料循环设计。

（3）在线后处理复杂：熔盐堆运行时，需要在高温、强辐射环境下，在线分离核燃料和裂变产物，技术难度极高，目前还没有成熟的商用处理技术。

5.总结

熔盐堆作为第四代先进核能系统的重要堆型之一，既有安全、高效、环保的突出优势，但也面临材料、工艺等技术挑战。我国目前在该领域处于全球领跑地位，随着技术不断突破，未来有望成为我国能源结构转型的重要支撑，为全球清洁低碳发展提供新路径。

参考文献

[1] 徐洪杰, 戴志敏, 蔡翔舟，熔盐堆科学技术导论，上海交通大学出版社,2025。 

[2] 秋穗正，张大林、王成龙、田文喜、苏光辉，熔盐堆，西安交通大学出版社, 2019。

（作者：刘生晖，东南大学能源与环境学院）