“不会发生在日本看到的那种氢气爆炸，也不会有辐射释放出来”

　　《瞭望东方周刊》记者张欣、林歆 | 北京、上海报道

　　铀招损，钍受益。

　　日本福岛第一核电站里的“爆炸链”在短短两周内终令全世界谈核色变。

　　铀反应堆遭遇信任危机之际，英国《每日电讯报》从海啸前两个月的中国媒体报道中发现了一条振奋人心的消息：中国正在发展安全性能远超传统核电的“钍基熔盐反应堆系统”。熔盐堆，是国际第四代反应堆核能系统研究的六种候选堆型中“唯一”的液态燃料堆。

　　安全核能的确存在！英媒想为“核恐慌”注入一针强心剂。

　　英媒对“钍”堆寄予厚望，认为其将极大地改变全世界的能源版图，标志着“世界能源战略领导地位正从墨守陈规的西方转向正在崛起的技术创新大国”。

　　但接受《瞭望东方周刊》记者采访的京沪两地多位核电专家均对此表态谨慎：四代技术尚在概念设计阶段，并不具备大规模工业推广的可行性。

　　结论是，英国媒体的报道有点捕风捉影。

　　戒掉“铀”瘾的灵药

　　一块拳头大小的钍金属，能为整个伦敦供电1星期——  诺贝尔物理学奖获得者、欧洲核子研究中心前主任卡洛·鲁比亚如此形容钍的本事。

　　相比铀，钍的优势很明显：

　　丰富。“在包钢尾矿坝堆放的1.5亿吨尾矿中，包括930万吨稀土和7万吨钍。”2005年，中国科学院院士徐光宪等15位院士上书国务院，提到和能源“潜力股”钍金属的利用率为零。

　　而中国已探明的钍工业储备量为286335吨，仅次于印度，居世界第二位。仅在白云鄂博主东矿，以0.038%的二氧化钍平均含量来计算，钍的储量就已达到22.42万吨，远景储量为30万吨。按照原包头市稀土研究院院长马鹏起的计算，白云鄂博的钍矿资源可支撑中国能源需求5000年。

　　“如果按照国际通用算法，未来30年核电规模为现在的7倍，那么铀235矿将在40年内用尽，”中国科学院上海应用物理研究所研究员、钍基熔盐反应堆系统项目负责人徐洪杰曾表示。

　　高效。徐光宪的“钍”算盘上清晰可见，钍燃料100吨，可以替代煤2.5亿吨。在鲁比亚看来，这还只是个保守估计。他认为，一吨钍裂变产生的能量抵得上200吨铀，相当于350万吨煤炭。与铀在进入反应堆之前必须经过高浓缩不同，钍是直接可利用的核燃料。鲁比亚表示，只要各国领导者们愿意尝试，他相信钍可以在5年内帮助全世界成功戒掉“铀瘾”。

　　安全。美国航天局前工程师、钍专家柯克。索伦森认为，钍反应堆的安全性令人称奇。他描绘的中国式钍堆的“自救功能”，如果反应堆过热，塞子会熔化，盐会排入一个容器，就可以避免日本福岛核电站那种因电子泵被海啸破坏而引发的连串灾难。

　　“反应堆在大气压力下运转，所以不会发生在日本看到的那种氢气爆炸，也不会有辐射释放出来。”所以不会像三里岛、切尔诺贝利和现在的福岛核电站一样容易失控。

　　便宜。国家能源局于2008年12月11日召开的“钍资源核能利用专家研讨会”上的一组数据显示：据世界核协会报告，现已探明铀储量只够使用50〜80年。逐渐稀缺的铀价格波动很大，2007年中期曾突破每公斤300美元。

　　国际上以每吨13万美元生产成本，作为是否值得开采铀矿的评价标准。徐光宪因此建议国家以每吨1万~ 2万元成本价收购钍作为战略能源储备，既可以解决放射性污染问题，还可以储备二氧化钍，只待日后钍-铀233反应堆技术成熟之时制备燃料。

　　和平。传统铀反应堆产生的核废料中，有大量的易于生产核武器的核燃料钚-239，这使得核能的和平利用有了核武器扩散的风险。而燃烧钍-232产生核燃料铀-233的同时还伴生杂质铀-232，这使得钍-铀核燃料被国际公认为不适合发展核武器。

　　英媒说，正是因为“不产钚”，上世纪40年代末美国物理学家搁置了钍研究。复旦大学核科学与技术系教授袁竹书告诉《望东方周刊》，商业利益没铀高也是原因之一。同核电技术“捆绑销售”的铀反应堆不同，钍无需高难度提炼，可图捆绑利润低。

　　“罗斯福时刻”到了

　　被英媒发现的核能“中国新大陆”全称“未来先进核裂变能——   钍基熔盐堆核能系统”，于2011年1月25日作为中科院首批战略性先导科技专项之一启动。

　　目前地壳中钍的探明储量约为铀的3 ~ 4倍。在我国钍铀储量之比约为6:1。钍与铀238同为可转换核素，它在被中子轰击后生成易裂变核素U-233。通过增殖途径将钍转换成铀233，将极大地丰富核燃料资源。

　　承担该项目的中国科学院上海应用物理研究所资料显示，该项目经两年酝酿、调研，于2010年9月25日通过专家咨询评议，2010年10月26日实施方案通过论证后，于2011年1月11日开始实施。目标是“通过20年左右，研发第四代的裂变反应堆核能系统——  钍基熔盐堆核能系统，所有技术均达到中试水平并拥有全部的知识产权。”

　　徐洪杰将这个钍堆系统形象地比作可以更多、更好燃烧核燃料的炉子。目前最常见的热堆，就好比是一个燃烧率不高的炉子，只烧了最优质的3% ~ 4%的浓缩铀235，留下了大量的“煤渣”，即铀238核废料。

　　为提高燃料利用率，可以钚239作燃料，外围放置铀238。钚239裂变放出快中子，被外围铀238“拦截”化为铀239，后者再衰变成钚239。核燃料越烧越多，快速增殖，此谓快速增殖堆。

　　而钍232的热中子俘获截面比铀238约高3倍，铀233的热中子俘获面比钚239小得多。“转化率高、增殖力强、高毒性放射性核素量少、防止核扩散、化学性质稳定”，徐洪杰总结钍-铀燃料循环的优势时说。

　　熔融状态的氟化盐携带核燃料在常压状态下的“炉子”中燃烧，当炉内温度超过预定值时，设在底部的冷冻塞会自动熔化，携带核燃料的熔盐全部流入应急储存罐，核反应即终止，此为熔盐堆的工作原理。

　　钍基熔盐堆最美好前景是：小巧的炉子里，小剂量的钍做核燃料可以稳定运行几十年；燃烧很充分，核废料理论排放量仅为现有技术水平下的1/1000；自主知识产权；而且安全不易泄漏，不会带来生态灾难。

　　“钍”时代，中国并非一个人在战斗。

　　尽管日本福岛系列核电事故吓阻了近年来世界核电站的急行军，但国际原子能机构2011年1月公布的最新数据显示，目前全球正在运行的核电机组共442个，核电发电量约占全球发电总量的16%；正在建设的核电机组65个。

　　到2030年，全球运行核电站将可能在目前的基础上增加约300座。世界核能协会预计，“到2015年，全世界可能平均每5天就会开工一个装机容量约1000兆瓦的核电站”。现有104个核电机组的美国高居全球核电榜之首。

　　以钍发电的尝试一直在进行中。

　　钍是印度能源独立的首选燃料。2007年，新华社据法国《世界报》报道称，印度将建造一座以钍为燃料的原型重水反应堆，以期为民用核能开辟一条新路。首座负有商业使命的这种反应堆将于2020年投入使用。

　　印度打算在2050年将核能在电力生产中所占比重提高到25%，而目前这一比例仅为3.7%。

　　印度导弹之父、前总统阿卜杜勒。卡拉姆证实：“印度的想法是要靠钍反应堆走向独立自主。”据报道，印度珀珀尔原子研究中心一位负责人说：“到2020年，印度将是世界上唯一用钍大规模生产核能的国家。”

　　2004年，鲁比亚提出了以钍作为核燃料的“能量放大器”的概念。目前，鲁比亚的钍燃料利用专利已被挪威阿克集团(Aker Solutions)买断并将斥资18亿美元进行项目研发。

　　预期研究成果和中国钍堆有异曲同工之妙：由一系列小型地下钍核反应堆编织成网，每个反应堆发电能力为60万千瓦。由于个头小，它将无需传统核电安全设备。

　　于2005年颁布能源法案提出斥资20亿美元新建6座核电厂，2009年2月宣布为新核电厂提供83亿美元贷款的美国，也将钍视为战略元素对待，2008 ~ 2009年，美国多位议员都提出推动钍资源利用的法案。

　　英国《每日电讯报》曾将钍燃料利用同第二次世界大战时原子弹的研发相提并论，称奥巴马现在像当年的罗斯福一样需要作出决策。能否让钍成为核电厂的主流燃料是当今世界领导人面临的“罗斯福时刻”。

　　下脚料的战略储备之路

　　中科院制定的“核能中长期发展路线图”显示，在钍基核能系统方面，中国计划分三步走：到2015年集中力量加强钍铀循环和熔盐反应堆技术的基础研究和技术攻关，在此后的2020年和2030年前后，力争完成10兆瓦的钍基熔盐原型堆和100兆瓦的示范堆。

　　其实，早在15院士上书国务院，紧急呼吁“保护白云鄂博矿钍核稀土资源，避免黄河和包头受放射性污染”之前，包头市稀土高新技术产业开发区管委会就曾组织专家撰写了《包头钍资源用于核电站燃料的可行性研究报告》。

　　当时，进入公众视野的“钍”只是大量堆放在包头尾矿坝和放射性废物堆放场里的“下脚料”，利用率为零。

　　报告建议，将钍发电列入国家科技计划，展开从稀土生产过程中萃取高纯钍化合物、核纯钍和钍核电燃料元件的制备、钍核燃料在反应堆中的应用研究，以及钍反应堆在核电站中应用的研究。

　　报告呈报中国核工业部，却没有得到积极反馈。

　　接受本刊采访的部分专家说，当时部分反对声音是国家为以铀做主料的核能系统已完善且投入巨大，要改成钍重新设计有困难、不经济。

　　当时，徐光宪等人提出需要国家拨款300万～600万元作为钍资源战略储备和环境治理费。直到2009年这笔款项也未实现。当年10月20日的香山科学会议上，徐光宪提的“还是老问题”：要用10亿美元外汇储备，建立稀土和钍的战略储备。

　　“不是不能解决，而是还没觉得有必要解决”，一位不愿意透露姓名的稀土专家坦言，原因是天然铀资源量还能满足长期核电发展的需求。

　　2005年12月开始，中科院院士欧阳予牵头撰写名为《钍的核能利用研究报告》的院士咨询建议，并于2007年12月向国务院呈送了《钍的核能利用研究》报告。

　　2008年12月，国家能源局组织召开了“钍资源核能利用专家研讨会”，建议设立钍资源核能利用国家级科研专项。

　　“人类总是倾向于依赖自己已经了解的东西。也许有天钍会有它的商业应用价值，但是我不会对它屏息以待。”世界核能协会一位发言人伊恩。霍尔莱西曾于2009年如是说。

　　但日本福岛核事故显然给已应用50多年的铀带来“信任危机”。

　　“更安全、更清洁、最终也更便宜”的钍反应堆成为新希望。但徐洪杰也提醒，钍转化铀的过程中产生铀232，其衰变子核有短寿命强γ辐射的208T1，会增加反应堆乏燃料的贮存、运输、后处理和危险废料处理的难度和成本。

　　我国核电技术“三步走”的战略技术路线为“热中子反应堆-快中子增殖堆-受控核聚变堆”。袁竹书告诉本刊记者，当前和今后一个相当长的时期内，核能科研还是以开发应用热堆技术为主，但同时开展快堆和受控核聚变技术研究，储备包括钍基熔盐堆核能系统在内的第四代技术是必要的战略部署。

　　“四代技术区别于三代技术的显著特点是核燃料(铀和钍)的利用效率提高。”南方某核电研究所一位不愿透露姓名的工程师说，当然其概念设计也要求更安全，但核电的发展总在安全与效率之间徘徊，就安全性上来说，还没有看到四代比三代更安全的征兆。■