中国用美国遗弃的理念,突破无限能源,也为核动力舰艇扫平障碍
1965年,美国橡树岭实验室启动“永不疲倦的铁鸟”计划,想用钍基熔盐堆让核动力轰炸机环球飞行,持续作战。但四年后,项目夭折。五十年后,美国为铀资源发愁,中国却在甘肃沙漠建成了全球首座即将并网的钍基熔盐堆,甚至计划建造24万吨的核动力巨轮。 这项被美国放弃的技术,如今成为中国解决能源问题的突破口。
上世纪四十年代,美国空军想造核动力轰炸机,由此开始研究钍基熔盐堆。他们1965年建成实验堆,成功证实氟化盐冷却的钍燃料可以在常压下安全运行,省去了笨重的压力容器。然而仅仅四年后,导弹技术发展成熟,空中核打击变得没有必要,铀矿价格也跌了下来,美国就放弃了这个项目。
2011年,中国重启钍基熔盐堆研发,直接继承了美国橡树岭实验室留下的技术遗产:镍基合金图纸、小型堆运行数据以及被放弃的氟化盐配方。然而,中国拥有美国所不具备的资源优势:庞大的稀土产业链(钍是稀土矿副产品)以及高达30万吨的钍储量,足够使用两万年。美国还在纠结是否重启钍研究时,中国甘肃武威的熔盐仿真堆已经开始测试新型纳米合金了。如今,中国已利用改进型镍基材料制造出耐受1400℃高温的反应堆管道,性能比美国最初的版本提高了37%。
传统核电站依海而建,海水冷却堆芯,厚重压力容器防止爆炸。钍基熔盐堆却不同,它颠覆了这一切:氟化盐常压下就能将热量传到700摄氏度,空气就能冷却,熔盐泄漏遇冷自动凝固,放射性物质被困在固体里。
钍的能量惊人,一吨钍产生的能量等同于三百五十万吨煤炭。甘肃实验堆虽然只有两兆瓦功率,但预计二零二九年建成的十兆瓦商用堆,区区五公斤钍就能满足三万户家庭一年的用电需求。这意味着,能源命脉将从依赖国际铀矿商,转为自主掌控,尤其对铀进口依赖超过百分之八十的中国而言,意义重大。更令人瞩目的是,全球首座内陆核电站就在年均降雨量仅一百一十毫米的民勤县,腾格里沙漠边缘,这片看似荒凉之地,却成为最理想的选址。
江南造船厂年末震撼发布24000TEU级核动力集装箱船,这艘“巨无霸”长度超越辽宁舰,运载能力相当于近两万辆小汽车。船上搭载第四代钍基熔盐堆,燃料更换周期长达十五到二十年,远超美国尼米兹级航母二十四年一次的换堆大修,后者耗时两年半。
氟化盐驱动民船,暗示军舰也能用更强动力,这其中暗藏玄机。钍堆体积小,无需厚重的压力容器,尤其适合潜艇,解决传统核潜艇因反应堆巨大而导致的笨重“龟背”设计难题。外界推测,中国新型095/096核潜艇很可能应用了类似技术。挪威船级社给中国熔盐堆船舶的安全认证报告里,明确指出其抗冲击标准达到军用级,进一步坐实了这一猜测。
韩国媒体惋惜造船业败给中国,却忽略了胜负的关键不在船厂,而藏在甘肃沙漠,那个盛满橙红色熔盐的反应罐中。半个世纪的能源变革,从美国实验室里那些泛黄的图纸,到上海长江口那艘核动力巨轮,最终找到了合适的接力者。
