目前，化石燃料仍然是发电的主力能源。虽然最近几年，可再生能源强劲发展，但是化石燃料还是占据主导地位，它占了全球电力的60%以上。最近，煤炭价格上涨，人们又一次把关注点转移到了核反应堆上。

目前，化石燃料仍然是发电的主力能源。虽然最近几年，可再生能源强劲发展，但是化石燃料还是占据主导地位，它占了全球电力的60%以上。最近，煤炭价格上涨，人们又一次把关注点转移到了核反应堆上。

核能是清洁能源，它在产生电力的同时不会排放温室气体。同时，铀裂变的能量非常巨大。但是，核电站并不是没有风险的，它产生的废弃物很难进行处理，而且发生核事故往往是灾难级别的，例如切尔诺贝利核事故、福岛核事故。

核科学家认为，钍是核裂变反应堆问题的最终答案，我国首座钍基熔盐反应堆也受到了世界的关注。

1、钍是什么？

钍由瑞典化学家Jons Jakob Berzelius于1828年发现，以北欧的雷神Thor命名。它是一种略带放射性的金属，在世界各地的岩石和土壤中都有微量存在，其中在印度和爱达荷州尤其丰富。

钍只有一种主要的同位素--232Th，它的其他同位素则只以微小的痕迹存在。这种同位素最终会衰变为铅同位素208Pb。不过使钍变得有趣的是，232Th可以很容易地吸收经过的中子然后将其变成233Th。这种新同位素会在几分钟内发出一个电子和一个反中子进而成为233Pa--一种钯的同位素。它的半衰期为27天，随后会转化为一种叫做233U的铀同位素。换言之，核燃料。

然而挑战在于对燃料和反应堆的设计，进而使其产生的233U比反应堆消耗的多。如果能做到这一点，那么钍就比铀有优势，因为铀不能产生更多的燃料或在传统反应堆中“繁殖”。另外，也有可能将钍和钚混合成一种混合燃料，然后在钚被消耗的同时产生铀。

这当中的诀窍是找到燃料的最佳混合和安排，进而可以处理中子和它们的吸收。另外，钍也会吸收快中子，所以它们也可以用于快速熔盐反应堆和其他现在正在出现的第四代反应堆，通过铀或钚燃料来启动裂变--尽管它不像238U那样好用。

2、钍核的优势

比起辐射量极大，产生的反应核废料放射性万年不消的铀，钍有很多的优势。

第一，地壳表面的钍就是钍-232，几乎不含钍的其它同位素，在原料提取中十分方便，与从天然铀中浓缩只占0.7%的铀235相比，省了非常费事又成本高昂的一步。

第二，自然界里的钍主要存在于独居石中，而独居石易于开采而且比铀矿丰富得多。钍大量存在于地壳表层，目前地壳中钍的探明储量约为铀的3至4倍。在我国，钍铀储量之比约为6:1，已探明的钍工业储备量约为28万吨，仅次于印度，居世界第二位。

第三，钍在核反应中能更充分地释放能量，一吨钍裂变产生的能量抵得上200吨铀，而且使用钍来发电只产生相当于传统核电站0.6%的辐射垃圾,这些核废料只需存放三百年，其后的毒性已经很低，不像使用铀的核废料放射性长达万年以上。

第四，安全性能强。这是因为，钍本身并不会像铀-235那样发生裂变，只有用中子轰击它，转化为才能将其转换成铀-233再使用，被称为钍-核燃料循环。但当切断质子束那一刻，钍堆内立即没有中子注入，就不能产生足够的裂变物质，无法维持临界状态，于是链式反应自动停止。

第五，钍作为核燃料，还可以更加和平地利用核能。

钍核电的设计思路

要实现利用钍核反应堆进行发电的目的，目前，世界上主要有三种设计思路。

思路之一：改造现有核电站使用铀-钍混合燃料

现在正在运行的核电站的铀基反应堆是强大的中子源，如果将钍嵌入低浓缩铀的核反应堆中，只要设计得当，就可以改造成为铀钍混合的核反应堆，高的中子通量不但够维持链式反应的需要，而且还有足够多的中子让钍-232持续生成新的铀-233，实现可裂变物质在堆内的不断增殖。

思路之二：设计新型钍基熔盐增殖堆

另外一种设计思路被称为熔盐增殖反应堆。因为核电安全问题与未来能源发展战略的大环境需要、材料和技术的进步，推动了钍基熔盐反应堆研究的复苏，受到各国，特别是我国和印度科研机构的重视。但制造这种堆还有很多技术问题需要解决。例如，要在大功率状态下发电运行，所有用于主回路的部件、管道的材料在承受高温的，同时是否耐腐蚀、耐辐照。

思路之三：用加速器制造中子流注入钍堆

从堆外制造出中子流然后注入钍堆——“加速器驱动次临界系统”(ADS)，也是启动核反应的另一办法。具体做法是使用一台高能带电粒子加速器将带电粒子(质子)加速到足够高的能量，让它轰击一块铅靶，便会释放出中子，这些中子被注入钍堆撞击堆芯的钍核，就诞生铀-233从而开始裂变的链式反应。而目前能满足粒子高质量加速要求的，只有“固定磁场交变梯度”(FFAG)聚焦的同步回旋加速器，它能使被加速到高能量的粒子的回旋半径大大缩小，大大缩小整个设备的体积。

3、中国和印度的“竞速赛”

西方国家曾放弃该技术的研发，但随着能源危机的加深，近年来美法日等国又兴趣重燃。可，在世界范围内中国、印度仍是该领域的“领头羊”，在短时间内其他国家想要追赶中印两国几乎不可能。

对于中国和印度而言，这绝对是场竞速赛！中国将要面临的，是来自海外的激烈竞争，要成为首个成功的国家绝非易事。

2011年初，围绕我国丰富钍资源的利用和减少二氧化碳排放的国家需求，中国科学院在首批启动的战略性先导科技专项列入了“钍基熔盐堆核能系统”。由于固态燃料熔盐堆和液态燃料熔盐堆需要相同的技术基础，具有不同的用途，前者技术成熟度较高，可以作为后者的预先研究，因此专项采取了两种堆型研发同时进行、相继发展的技术路线。

钍核电技术飞速发展，中国制造成功钍核电池，成为世界上第一个掌握钍核电池并实际应用的国家。中国的钍核电池技术最新应用将助力“嫦娥4号”探月。目前，中国科学家己经成功开发利用钍代替铀作为新型核燃料的钍核电池技术。钍核电池高科技产品被列入中国重点火炬计划、重点新产品计划和中国高新能源技术产业化推进项目。

我国计划在2020年前建成世界首个10兆瓦固态燃料钍基熔盐实验堆和一座2兆瓦液态燃料钍基熔盐实验堆，目前已基本掌握实验堆关键技术，四个原型系统研发进展顺利。在2030年前建成100兆瓦固态燃料钍基熔盐示范堆、首先实现工业应用，最终建成100兆瓦液态燃料钍基熔盐示范堆，在国际上率先实现钍铀燃料循环利用。

而同样地，印度在默默坚持研发钍核发电技术。目前，印度开发的钍基燃料循环已接近工业应用水平。铀资源的匮乏，使印度将钍燃料确定为核电发展战略的核心内容，并且在钍技术研究和工业应用方面取得了突破性进展，其拥有世界上唯一的U233实验反应堆，钍-铀核电站研究开发已有重大突破。

印度，早在上世纪九十年代，就制定了坚持钍燃料利用的三阶段发展规划：第一阶段是利用加压重水堆，生产积累钚-239和分离得到部分铀-233；第二阶段是利用快中子增殖堆，将钚-239转化成铀-233；第三阶段则是设计和利用先进重水堆，将铀-233转化成钍基燃料棒，最终达到钍铀循环。

印度国内对此规划寄予极大的期望。据悉，到2050年，核能的比重将占到印度电力生产份额的25％，而在这之前的2020年，印度将建成世界上第一座以钍为燃料的原型重水反应堆。

未来

目前，钍正在复兴，眼下在荷兰进行熔盐钍技术的实验，不仅在印度而且在中国和其他地方也都有在建造着相关的反应堆。在一个越来越关注碳排放的世界里，扩大零碳核电在世界市场上的份额的呼声也变得越来越强烈。很可能随着第四代反应堆技术的投入使用，未来的能源将可能来自混合使用了铀和钍的电网。

文章来源： 万象经验，矿业汇