不久前的6月22日，西班牙《經濟學家報》網站報導稱：中國在核能發電方面邁出了革命性的一步，該國已經為建造一座核反應堆開了綠燈，該核反應堆將使用釷代替鈾作為其主要燃料。
報導中提到的反應堆就是中國也是世界上第一座釷基熔鹽堆，這是一種劃時代的堆型，屬於最先進的第四代核能系統，同時還能夠利用我國豐富的釷資源，打破我國鈾礦儲量不高的窘境，非常有意義。
西媒發表這篇報導，應該是注意到了6月7日的一則消息：中國國家核安全局為甘肅武威的釷基熔鹽試驗堆頒發了運行許可證，准許中科院上海應用物理研究所維持該反應堆運行10年。該許可證的意義重大，意味著釷基熔鹽堆可以開始安裝核燃料並臨界運行了。
這座熱功率為2兆瓦的反應堆於2018年開工建設，2021年主體工程完工。它最大的特點就是使用了液態的釷基熔鹽作為核燃料，這種核燃料的好處可是大大的。
目前世界上共有400多座商用反應堆，大部分都是壓水堆，使用鈾作為核燃料，依賴鈾235的核裂變來釋放能量，再用水作為冷卻劑將熱量帶出來，由蒸汽發生器產生蒸汽驅動汽輪機發電。
鈾這種元素有很多種同位素，其中含量最多的是鈾238，在天然鈾中占了99.28%，它是不容易裂變的，而易發生裂變的鈾235隻占了0.71%，在壓水堆中需要使用提高了鈾235含量的濃縮鈾才能使用反應堆臨界。
雖然核裂變釋放的能量遠遠比煤和石油要高，但大量的反應堆依然需要消耗巨量的鈾資源。以我國為例，算得上是一個「貧鈾國」，2021年國內的鈾產量只有1800多噸（U3O8，即八氧化三鈾），進口量卻高達13000多噸，充分說明了我國缺乏鈾礦的現實和對進口鈾資源的依賴。
雖然鈾礦還沒有像石油那樣深刻影響世界經濟和政治格局，但隨著我國核電規模的擴大，被人用鈾礦來卡脖子的風險並不是沒有，對此絕對不能掉以輕心。
那麼除了鈾235之外，還有哪些同位素能做核燃料呢？主要有兩種，一種是快中子增殖堆用的鈽239，是鈾238在反應堆中吸收一個中子後形成的，快堆的鈾-鈽燃料循環就是把鈾238轉化成鈽239。而另一種就是鈾233，它也是一種易裂變核素，但鈾233在自然界中並不存在，怎樣才能得到它呢？答案就是通過釷232。
自然界中的釷元素基本都是釷232，它吸收一個中子後，再經兩次β衰變，就可以轉化為鈾233，就可以用作核燃料了，這個過程被稱做「釷鈾循環」。釷資源在地球上是非常豐富的，在地殼中的含量是鈾的3倍，而我國更是一個富釷國，釷礦產資源的儲量僅次於世界首位的印度，資源量達到了28.6萬噸，光是內蒙古的白雲鄂博礦就有22萬噸，占了77.3%。
釷資源中蘊含的能量更是非常巨大，1噸釷相當於200噸鈾，相當於350萬噸煤。諾貝爾物理學獎獲得者卡羅·盧比亞曾表示：如果用釷來發電，按照目前的電能消耗來算，中國釷的儲量能夠保證未來許多個世紀的發電供應，大概可以使用兩萬年。
釷用作核燃料不僅可以提供大量的能量，還有很多鈾燃料所不具備的優點。我們知道高放射性的乏燃料一直是核電站頭疼的問題，原因是其中存在大量高放射性錒系核素，輻射極強，後處理也很困難。而釷基反應堆產生的錒系核素遠遠少於鈾235反應堆，產生的核廢料更容易處理，對環境更加友好。
而我國建設的釷基熔鹽堆，除了利用釷資源外，還有一個絕活就是採用熔鹽作為核燃料的載體，並且也充當冷卻劑。熔鹽堆是一種新概念的反應堆，屬於第四代核能系統。熔鹽就是熔化的鹽，它將核燃料以氟化物形式（ThF4、UF4或ThUFx）均勻溶解和分布在由LiF-BeF2組成的載體熔鹽中，因此也就無需製作其他反應堆必須有的特定的燃料元件，成本大為降低。
熔鹽帶來了許多好處，最為人樂道的就是安全性高。我們知道福島核事故就是衰變熱無法導出才導致核燃料熔化的。而熔鹽核燃料本身就是液體，不存在熔化的問題，還能夠形成自然循環，緊急的時候還能排出熔鹽，因此非常容易導出核燃料的衰變熱。
一般的壓水堆採用水作為冷卻劑，需要維持很高的壓力，達到了150多個大氣壓，對壓力容器帶來了很高的要求，也增大了破口和泄漏的風險。而熔鹽的運行壓力非常低，天生就不容易發生泄漏，另外即使熔鹽發生了泄漏，它也會很快冷卻，形成一塊固態的鹽，將放射性氣體封在內部，不會大量泄漏到環境中，因此熔鹽堆在安全性性方面有著巨大的優勢。
熔鹽堆的一迴路就是「一鍋」熔鹽核燃料，二迴路也靠熔鹽來傳熱，將熱量傳給三迴路的氦氣，推動氦氣輪機來發電，功率密度高，發電效率也高，能達到45%—50%。有心的網友應該能夠看出，整個過程的用水量很小，非常適合在我國西北的乾旱地區建設使用。另外熔鹽使用液體核燃料，可以很方便地對產生的高放射性廢物進行在線處理，而不用像壓水堆那樣必須停堆再把核燃料取出來才行。
熔鹽堆的用途也很廣泛，不僅能用來發電，還可產生高溫工藝熱，服務於工業製造。此外，熔鹽堆還具有供熱、煤氣化、甲烷重整、制氫等功能。
世界上第一座熔鹽堆是在1954年建成的，用作軍用空間核動力研究，功率2.5兆瓦，本來是想作為核動力戰略轟炸機的動力，後來又在1965年建成8兆瓦熔鹽實驗堆，是迄今世界上唯一建成並運行的液態燃料反應堆，共運行了3000小時，也是唯一成功實現釷鈾循環運行的反應堆。
不過好景不長，後來核動力轟炸機下馬，鈾333也不適合做原子彈，在冷戰時期不像快中子堆那樣受重視，美國就停止了熔鹽堆的研發。
不僅是冷戰的因素，熔鹽堆自身也存在很多技術難點，氟熔鹽的腐蝕性極強，對材料耐腐蝕能力要求很高，燃料鹽還會直接接觸換熱器管壁和容器壁，需要耐中子輻照的特殊材料。液態燃料反應堆的物理分析技術，以及液態燃料的在線處理技術也都是新領域，還需要進一步成熟。
現在的情況與冷戰時期又不同了，民用核能是主流，釷資源的利用再次受到極大的關注，我國的釷基熔鹽堆正好趕上了這個風口。我們可以當之無愧的說，甘肅武威的釷基熔鹽堆實驗堆一旦臨界，就將一舉超越包括美國在內的其他國家，成為世界上現有的最先進的釷基先進核能系統。
在2兆瓦釷基熔鹽堆的基礎上，我國還將發展10MW實驗堆、100MW示範堆和GW級的商用堆，如果一切順利的話，有可能一勞永逸地解決能源問題。相信在釷基反應堆這個廣闊天地里，我國科學家還是大有可為的。