在廣闊無垠的甘肅武威戈壁灘上，一場撼動全球能源版圖的工程正在孕育。
初春的寒風呼嘯而過，祁連山巍峨的雪峰在地平線上若隱若現，而在這片荒涼的地域，挖掘機的轟鳴聲正在打破曾經的沉寂。
在建設場地東側，一塊巨大的標語牌佇立在工地的中央，赫然寫着六個大字——“釷能改變未來”。
這裡，將成為全球首座釷基熔鹽堆核電站的誕生地，未來，這裡或許將點燃改變世界能源格局的“科技火種”。
這種稀有金屬究竟有着怎樣的潛力，能夠讓人類告別“能源焦慮”，甚至滿足中國2萬年的能源需求？
釷元素的發現與意外命名
故事得從19世紀初的瑞典講起。彼時的瑞典正值礦物學和化學研究的黃金時期，多個新元素陸續被發現，為人類的科學認知版圖不斷添磚加瓦。
1815年，著名化學家貝齊里烏斯（Jöns Jacob Berzelius）來到位於瑞典法龍的礦區採樣。
這位被譽為現代化學奠基人的科學家，對礦物中微量元素的研究充滿了熱情。
他仔細分析了從法龍礦區提取的一種礦石樣本，在其中觀察到了一種此前未被發現的金屬氧化物。
出於對元素命名的北歐傳統尊崇，他借用北歐神話中雷神索爾（Thor）的名字，將這種金屬命名為“釷”（Thorium）。
貝齊里烏斯意外地將其他雜質誤判為釷的存在。
直到1828年，當他在挪威分析一塊從黑色花崗岩中提取的礦石樣本時，釷元素才真正顯現其身影。
這種亮銀白的金屬，當被加熱時會發出明亮的光澤，其極高的耐熱性能也令人印象深刻。
儘管釷的性質激發了科學家的好奇心，但在當時的工業背景下，似乎找不到用途。
隨着19世紀末的鈾和鐳在放射性領域引發轟動，釷同樣顯現出了某些相似的放射性特性。
這種元素自然存在於普通岩石中，分布廣泛，開採容易，但放射性比其他同類物質低且更加穩定。
其中一些富釷礦石成了博物館中收藏的熱門展品，但更多的釷礦被束之高閣，等待着未來技術大門的開啟。
後來有科學史家提到，貝齊里烏斯是將自然賜予的釷裝在了一隻“時間膠囊”里，讓它在未來的200年後才完全釋放其價值。
釷的歷史長河由此延續，它的真實力量被埋藏在時間的深處，直到20世紀才能重新被人類發現，並用於探索更綠色和可持續的能源解決方案。
核能探索中的冷戰遺憾
20世紀50年代，世界被冷戰的鐵幕分裂為兩個陣營，科學進步中的競爭也正是在這一時期尤為激烈。
面對全球範圍內對能源需求的暴漲，核能被多國視為改變能源格局的一把鑰匙。
美蘇兩國之間的核研發競爭尤為突出，每一項成果都被視為政治與軍事雙贏的砝碼。
在這樣的背景下，美國橡樹嶺國家實驗室選擇了一個不同尋常的研究方向：將釷引入核能開發領域。
他們注意到，釷相比於傳統的鈾燃料有着一系列優點，比如儲量豐富、提取方便，以及更低的核廢料生成量。
此外，在合適條件下，釷元素通過轉化還能生成鈾-233這種高效裂變材料，潛力誘人。
不久後，這一技術路線便遇到了前所未有的阻力。
冷戰激化後，核能的研究幾乎完全服從於軍事需求。
釷的一個致命缺陷就是，它無法直接用於製造核武器，這使得其在軍事核能領域毫無吸引力。
與之相比，鈾-235與鈈-239的可控反應特性則同時滿足了發電與核武器開發的雙重需求。因此，釷基核能研究迅速失去了重視。
橡樹嶺國家實驗室於1950年代中期建造了全球首個釷基熔鹽堆試驗裝置，但這個僅運行了幾年便因政策變動而被迫關停的試驗堆。
在軍工主導的政策下，國際間的核能研究方向幾乎全集中在鈾和鈈上。
美蘇兩國都在宣稱核能將解決能源危機，但實際上，冷戰推動的核武競賽讓核能成為一種“和平外衣下的戰爭利器”。
在短視的戰略中，釷被徹底淹沒，逐漸淡出主流科學家的視野。
如果用歷史的眼光來看，這無疑是一個嚴重的遺憾。
釷基核能技術不僅能夠提供更清潔、更安全的發電模式，還天然避開了核武器擴散的隱患。
同時，釷的儲量極為豐富，每個國家都能輕鬆獲取，能為能源分配的公平性提供保障。冷戰的緊張局勢讓這一切成為被“錯置的可能性”。
上海簡陋實驗室里的“728工程”
1970年，中國在核能領域邁出了重要的一步，這一步被賦予了一個極為低調而特殊的代號——“728工程”。
與耀眼的地理標籤形成鮮明對比的是，這項工程的實驗室環境異常簡陋。
它坐落在一排低矮的灰磚平房中，實驗設備多是利用國產簡易儀器改裝而成，與當時國外先進的實驗裝置相比有巨大的差距。
實驗室的化驗桌擺滿了玻璃燒瓶、錐形瓶和自製的測量裝置，在狹小的空間裡，科研人員往往需要在塵土飛揚的環境中工作。
熔鹽實驗需要模擬極端高溫環境，但由於實驗設備落後，許多苛刻的實驗條件無法實現。
唯一的試驗爐則是科研團隊用回收材料拼湊出來的，爐膛里裝滿了國產耐火磚，最高溫度勉強達到工作所需，卻始終不夠穩定。
更為棘手的是，熔鹽直接接觸的高溫金屬材料始終面臨嚴重腐蝕問題。
每次實驗結束後，不少裝置都在拆解過程中發現大量試驗材料已經被腐蝕穿孔，有些設備甚至“犧牲”在中途。
參與“728工程”的初期團隊不過三十餘人，他們中大多數是年輕的工程師和化學研究員，許多人對於釷元素的作用以及熔鹽堆的原理那時還只是一知半解。
他們靠翻譯國外有限的文獻資料進一步深入研究，遇到關鍵概念不理解，就查閱更多理論書籍進行驗證。
工作條件雖然艱苦，但科研人員的激情絲毫不減。
即便如此努力，他們的研究依然困難重重。最主要的障礙在材料耐腐蝕性上。
熔鹽中的高活性氟離子在幾百度的高溫下具有極強的腐蝕能力，無論是不鏽鋼材料還是鈦合金，都難以長時間與高溫熔鹽接觸。設備的“短壽命”成為他們面前難以撼動的“攔路石”。
20世紀80年代，儘管國際上大多數核研究已經向鈾和鈈路線傾斜，上海團隊和甘肅基地的科研人員依然在高溫與輻射環境中一絲不苟地完成各類數據收集任務。
從材料瓶頸到高純釷氟鹽
進入20世紀90年代後，中國的科技水平逐漸提高，“728工程”後續的研究逐步擺脫了初期的技術困境。
科研團隊開始嘗試以鎳基合金材料為核心，結合國內礦冶研究條件，研發一種能長時間抵禦高溫熔鹽腐蝕的高性能金屬合金。
為了模擬真實的受力及腐蝕環境，他們設計了一個嶄新的實驗流程：將實驗樣品置於700℃的高溫熔鹽中長時間浸泡，然後在極端壓力和強輻射條件下，觀察其表面腐蝕速度和疲勞衰減過程。
為了驗證新材料是否具有工業化潛力，團隊對模擬生產做了多次反覆實驗，最終通過現有中頻電弧爐和新設備成功量產出成果。
突破材料瓶頸後，研究人員又將目光瞄準高純度釷氟鹽材料製備。
2023年，來自中科院某研究所的團隊宣布攻克了高純釷氟鹽技術難題——採用了一種特殊的低溫多級蒸餾純化工藝，使釷氟鹽的純度達到了驚人的99.999%。
這一技術的成功，意味着反應堆中的冷卻劑不再因雜質造成效率降低或事故隱患。
高純釷氟鹽技術助力了釷基熔鹽堆工程化發展，也為全球第四代核反應堆技術打開了大門。
其穩定性和環保特性，成為中國核能產業邁向國際市場的核心競爭力。
通過幾十年的努力與積累，從材料技術到化學工藝，中國釷基熔鹽堆的科研終於走向工業實踐的舞台中心，為應對全球能源危機提供了一把新鑰匙。
釷能開啟能源格局新篇章
與傳統的核燃料鈾相比，釷具有無可比擬的優勢。
首先，它的儲量更為豐富，僅中國已探明的釷資源儲量就達28.6萬噸，這意味着在假設現有能源消費模式的情況下，僅這一資源量便足以支撐2萬年的能源使用需求。
而與鈾的分布不均不同，釷的資源在全球範圍內較為廣泛，更具可獲取性。
對於嚴重依賴石油進口、石油對外依存度高達70%的中國來說，釷的開發有助於提升能源獨立性，更重要的是推動減少傳統化石能源在能源結構中的占比，增強國家能源戰略安全。
相較於鈾燃料，釷堆產生的核廢料更少，且大多為短半衰期低放射性廢物，能夠大大減輕後續核廢料處理的複雜性和成本。
同時，釷堆運行中生成的裂變材料鈾-233具有卓越的核裂變效率，可以在較低的臨界質量下實現鏈式反應，使核能過程更加高效。
這些特點，使釷堆技術有望成為構建第四代核能技術中的重要基石，為全球核能發展提供一種更安全、環保的替代方案。
2024年，中國在傳統核能領域再次贏得了世界矚目。
“華龍一號”示範工程全面建成，這一由中國自主研發、符合第三代核電安全標準的反應堆技術，為中國贏得了核能國際市場更多的認可。
同年，多座新一代核電機組，包括“國和一號”首台商用機組相繼併網發電，讓中國躍升為全球核電在運和在建規模的第一大國。
在全球能源變革的浪潮中，第四代釷基核能技術成為科技發展的重中之重。
相較於傳統核反應堆的改進型技術路線，釷堆因為其在安全性、資源利用和環保特性上的優勢，被視為完全重塑能源格局的潛在關鍵。
隨着中國科技的積累與突破，新技術逐漸從實驗室轉向實際工程。
對於中國科學家而言，從解決關鍵技術瓶頸到產業化推廣，是一條艱辛卻清晰的道路。
而終於在2025年，圍繞着釷堆的多項技術難關被攻克，全球首座釷基熔鹽堆核電站的開工建設進入倒計時。
參考資料：
[1]周興泰,李志軍,陸燕玲,黃鶴飛,賀周同,戴志敏,徐洪傑.釷基熔鹽堆材料發展戰略[J].中國工程科學,2019,21(1):29-38
