釷基熔鹽堆核能系統(tǒng)（Thorium Molten Salt Reactor Nuclear Energy System，TMSR），是第四代先進核能系統(tǒng)的 6 種候選之一，包括釷基核燃料、熔鹽堆、核能綜合利用 3 個子系統(tǒng)，具有高固有安全性、核廢料少、防擴散性能和經(jīng)濟性更好等特點。
? ? 2017年11月，中科院、甘肅省簽署四代先進核能釷基熔鹽堆戰(zhàn)略合作框架協(xié)議。
研究歷史
? ? 熔鹽堆研發(fā)始于 20 世紀 40 年代末的美國，橡樹嶺國家實驗室于 1965 年建成液態(tài)燃料熔鹽實驗堆（MSRE），這是迄今世界上唯一建成并運行的液態(tài)燃料反應(yīng)堆，也是唯一成功實現(xiàn)釷基核燃料（鈾-233） 運行的反應(yīng)堆。但由于“冷戰(zhàn)”的考慮，側(cè)重民用的熔鹽堆計劃下馬，美國熔鹽堆研發(fā)中止。
20 世紀 70 代初，中國也曾選擇釷基熔鹽堆作為發(fā)展民用核能的起步點，上海“728 工程”于 1971 年建成了零功率冷態(tài)熔鹽堆并達到臨界。但限于當時的科技、工業(yè)和經(jīng)濟水平，“728 工程”轉(zhuǎn)為建設(shè)輕水反應(yīng)堆。
? ? 2011年中國重啟釷基熔鹽堆研究。2011 年，中科院圍繞國家能源安全與可持續(xù)發(fā)展需求，部署啟動了首批中科院戰(zhàn)略性先導科技專項（A類）“未來先進核裂變能——釷基熔鹽堆核能系統(tǒng)（TMSR）”，計劃用 20 年左右的時間，在國際上首先實現(xiàn)釷基熔鹽堆的應(yīng)用，同時建立釷基熔鹽堆產(chǎn)業(yè)鏈和相應(yīng)的科技隊伍。專項依托中科院上海應(yīng)用物理所，上海有機所、上海高研院、長春應(yīng)化所、金屬所等 10 家院內(nèi)外科研單位參與。
技術(shù)特點
? ? 熔鹽堆使用高溫熔鹽作為冷卻劑，具有高溫、低壓、高化學穩(wěn)定性、高熱容等熱物特性，無需使用沉重而昂貴的壓力容器，適合建成緊湊、輕量化和低成本的小型模塊化反應(yīng)堆。此外熔鹽堆采用無水冷卻技術(shù)，只需少量的水即可運行，可在干旱地區(qū)實現(xiàn)高效發(fā)電。熔鹽堆輸出的高溫核熱可用于發(fā)電，也可用于工業(yè)熱應(yīng)用、高溫制氫以及氫吸收二氧化碳制甲醇等。
工程應(yīng)用
? ? 2017年4月，甘肅省武威市與中科院簽訂了在武威市民勤縣紅砂崗建設(shè)釷基熔鹽堆核能系統(tǒng)（TMSR）項目的戰(zhàn)略合作框架協(xié)議，該項目分兩期建設(shè)，總投資220億元。
? ? 2017年11月，中國科學院黨組副書記、副院長劉偉平，副院長、黨組成員相里斌，上海科技大學校長、釷基熔鹽堆核能系統(tǒng)（TMSR）戰(zhàn)略性先導科技專項首席科學家江綿恒一行赴甘肅調(diào)研考察，并與甘肅省人民政府簽署了TMSR項目戰(zhàn)略合作框架協(xié)議。
研究意義
? ? 熔鹽堆的優(yōu)異性能主要來自其復合熔鹽冷卻劑的高沸點等物理化學特點，熔鹽還可以用在太陽能集熱、大規(guī)模熱能存儲和大功率電池等，熔鹽的廣泛使用將給能源帶來革命性變化。
熔鹽利用的關(guān)鍵技術(shù)是熔鹽制備與純化技術(shù)、結(jié)構(gòu)材料制備加工技術(shù)、腐蝕控制技術(shù)、熔鹽回路關(guān)鍵儀器設(shè)備設(shè)計與制造技術(shù)；相關(guān)技術(shù)還包括環(huán)境友好型輕同位素分離技術(shù)、基于復合氟化鹽熱擴散的材料表面改性技術(shù)、高溫熔鹽回路先進測量與控制技術(shù)、熔鹽堆堆芯設(shè)備設(shè)計制造技術(shù)、先進熱能轉(zhuǎn)換與利用技術(shù)、高溫電解制氫技術(shù)、熔鹽堆乏燃料干法分離與處理技術(shù)、核純釷制備技術(shù)、熔鹽堆燃料制備技術(shù)、環(huán)境中微量放射性氣體檢測與控制技術(shù)等。這些產(chǎn)業(yè)在中國幾乎是空白，TMSR 先導專項將給釷基熔鹽堆全產(chǎn)業(yè)鏈奠定科技基礎(chǔ).TMSR 團隊已著手與政府、資本和市場等社會要素結(jié)合，將先導專項執(zhí)行中掌握的上述實驗室技術(shù)進行產(chǎn)業(yè)化，推動 TMSR 全產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展。