随着各国努力实现净零排放，熔盐反应堆技术继续发展

熔盐反应堆可以使用熔盐作为冷却剂和/或燃料。 (图片：J. Křepel，保罗谢勒研究所)

到 2050 年实现净零碳排放是一项艰巨的挑战，需要大幅扩展包括核电在内的清洁能源。短期内，预​​计大部分新建核电项目将是轻水堆，与推动 20 世纪最初核电部署热潮的反应堆类型相同。但正在开发的其他设计，包括那些使用熔盐作为燃料和冷却剂的设计，也可能发挥作用。

在许多方面，熔盐反应堆(MSR)与传统核反应堆并没有太大区别。就像自核电早期以来一直是工业主要产品的压水反应堆和沸水反应堆一样，MSR 利用受控裂变反应来发电。但与水冷反应堆不同的是，MSR堆芯采用盐冷却，这一设计特点可能在效率方面带来许多优势，并使MSR特别适合非电力应用。

MSR的起源可以追溯到美国橡树岭国家实验室(ORNL)。最初是作为 20 世纪 50 年代飞机反应堆实验的一部分开发的，ORNL 随后在 1965 年至 1969 年间进行了一项称为熔盐反应堆实验 (MSRE) 的试验，运行了实验性 7.34 MW (th) MSR。该项目为由液体燃料驱动并由熔盐冷却的反应堆建立了概念验证。

国际原子能机构核电技术开发部门代理负责人塔贾娜·耶夫雷莫维奇表示：“虽然MSR在几十年前就首次被构想并进行了测试，但这种反应堆类型尚未实现商业部署，尽管这种情况可能在不久的将来发生变化。” “熔盐冷却剂具有卓越的吸热能力，这可以让 MSR 在产生高品位热量所需的极高温度下运行，以驱动包括氢气生产在内的工业过程。”

MSR 可以使用熔盐作为冷却剂和/或燃料。大多数设计都是基于溶解在熔盐冷却剂中的液体燃料。其他则由更传统的固体燃料棒提供动力，熔盐仅充当冷却剂。

国际原子能机构技术报告系列的新出版物《熔盐反应堆技术现状》概述了全球熔盐反应堆技术的现状。它回顾了 MSR 的历史，并审视了当前正在进行的研发活动。详细介绍了该技术的优点，包括较小的高放废物足迹和被动安全功能，以及一些技术挑战，例如开发能够在非常高的温度环境下运行的组件。

“一旦收集到足够的经验，MSR就有可能成为闭式燃料循环运行最经济的反应堆类型，”保罗谢勒研究所先进核系统小组的高级科学家兼MSR工作主席Jiri Krepel说第四代国际论坛小组。 “利用钍 232 和铀 238 的几种设计可以提供前所未有的安全性和燃料循环可持续性的结合。”

MSR 设计正在开发中

多种 MSR 设计目前正在开发中并接近部署准备状态。在加拿大，基于熔盐的小型模块化反应堆 (SMR) 概念于 2023 年通过了关键的预许可供应商设计审查，这是 MSR 首次完成此类审查。包括中国和美国在内的其他项目继续取得进展，希望海上丝绸之路最早能够在 2030 年代中期开始部署。

国际原子能机构燃料循环设施专家凯拉什·阿加瓦尔表示：“MSR可以帮助提高核电的可持续性，包括最大限度地减少核废料，并增强防扩散能力。” “MSR，特别是那些由 U-233 和钍盐组成的燃料驱动的，也可以帮助保护天然铀资源。”

尽管人们对不久的将来的部署抱有乐观态度，但关键挑战仍有待解决。设计安全和燃料盐运输标准尚未制定，MSR 专用反应堆组件的供应链尚不存在。对海上丝绸之路特有的潜在事故场景的分析还有待进行。

“我们知道MSR是支持核电扩张计划的一个可行选择，但在商业部署之前还有很多工作要做，”耶夫雷莫维奇说。 “新反应堆技术的许可需要进行大量彻底的评估，特别是在安全分析方面。对于感兴趣的国家来说，考虑他们设想的海上丝绸之路在其能源系统中发挥的具体作用也很重要。”

支持MSR发展

除出版物外，原子能机构还通过技术会议和研讨会等一系列其他举措支持海上丝绸之路的开发和部署。去年10月，国际原子能机构和经济合作与发展组织核能机构(OECD-NEA)在维也纳联合举办了熔盐堆技术燃料循环化学国际研讨会。 IAEA于 2022 年成立的核协调与标准化倡议(NHSI)正在研究如何通过协调监管方法和工业标准化来加快包括 MSR 在内的先进反应堆的部署。该机构还维护先进反应堆信息系统(ARIS)，这是一个网络平台，用于整理目前正在开发的所有先进反应堆的信息，包括技术数据和其他特征。