2025年底，美国《纽约客》杂志发表了一篇题为《美国如何给了中国核能优势》的文章，字里行间满是惋惜之情。文章透露，美国曾以为中国出资几百万美元合作研究熔盐堆技术是当“冤大头”，没想到十多年后，中国不仅在戈壁滩上建成了全球唯一运行的钍基熔盐实验堆，还反超美国领先十年。

中国戈壁滩上的钍基熔盐实验堆园区

当年美国人自信满满地认为中国只能学到皮毛，如今却不得不承认，那个被他们亲手放弃的核能技术，正被中国发展成为未来能源的王牌。

美国旧图纸，中国新起点

故事要追溯到1965年。美国田纳西州橡树岭国家实验室，一台名为MSRE的反应堆正满功率运行。这就是熔盐堆技术的“祖师爷”。

橡树岭国家实验室

数据显示，这台机器采用氟化盐冷却剂，成功运行了将近五年，证明了液态燃料循环和钍资源利用的可行性。实验室主任阿尔文·温伯格坚信这是未来能源的钥匙，他甚至乐观地预测人类将因此获得几万年都用不完的能源。

然而，这位“核能太子”的命运很快被改写。1970年代，冷战思维主导了美国能源政策。与能够生产核武器材料钚的液金属快中子增殖堆相比，熔盐堆缺乏军事应用价值，逐渐失宠。

“氢弹之父”爱德华·泰勒后来评价美国这一选择为“一个可以原谅的错误”。

爱德华·泰勒

与此同时，通用电气和西屋电气等公司正大力推广轻水堆技术。这种技术从核潜艇移植而来，商业化程度高，能够快速盈利。在政治和资本的双重压力下，美国政府最终终止了熔盐堆项目。1973年，温伯格被解职，熔盐堆技术被封存进积灰的档案袋。

时间跳到2011年。美国能源部与中国科学院签署了一份关于熔盐堆技术的合作备忘录。

表面上这是技术合作，实则双方各取所需。金融危机后，美国大幅削减科研经费。橡树岭国家实验室守着价值连城的技术资料，却连重启实验的电费都掏不起。中国此时带着资金出现，正好解了美方的燃眉之急。

美国人的算盘打得很精：让中国出钱验证技术，自己保住核心知识产权。在他们眼中，中国科研人员最多只能看懂技术皮毛，因为熔盐堆涉及极端高温材料学、流体力学等尖端科技。

根据协议，中方出资约500万美元，在橡树岭建设高温熔盐测试回路。这笔钱与其说是购买技术，不如说是付给美国老专家的“知识抢救费”。

没有中国的资金，这项技术可能就真失传了。美国科学家霍尔科姆后来坦言道。

中国工程师在橡树岭像海绵一样吸收着技术细节，而美国专家则自信地认为中国人难以突破工程化难题。

当美国人的熔盐堆还停留在PPT阶段时，中国已经在甘肃武威的戈壁滩上划出了一片实验场地。

这里地处腾格里沙漠边缘，自然条件恶劣，却是中国核能技术的绝佳试验场。2017年11月，中国科学院与甘肃省政府签署TMSR项目战略合作框架协议，计划在2020年建成实验堆。

中国团队面临的最大挑战是材料腐蚀问题。高温熔盐像熔岩一样，能腐蚀大多数金属材料。国际上公开的最好水平，材料每年也要被腐蚀掉约20微米。对于需稳定运行几十年的反应堆来说，这无疑是致命缺陷。

通过与中国科学院金属所、山西煤化所以及国内制造企业协同攻关，中国科研人员成功研发出新型镍基合金GH3535，将腐蚀率降至每年2微米。

2023年6月，中国钍基熔盐实验堆获得运行许可证；2024年6月，首次达到满功率运行；2024年10月，完成世界上首次熔盐堆加钍实验。

从“学生”到“老师”的角色转换

2025年11月，中国科学院宣布，钍基熔盐实验堆成功实现钍铀核燃料转换，成为全球唯一运行并实现钍燃料入堆的熔盐堆。

实现钍铀循环意味着我们能够将地球上储量丰富的钍资源有效利用起来。上海应物所所长戴志敏表示，这创造出了一条全新、可持续的核燃料供应途径。

如今，中国熔盐堆技术的整体国产化率超过90%，关键核心设备100%国产化，供应链完全自主可控。相比之下，美国的明星企业Kairos Power直到2024年才在田纳西州破土动工建设示范堆。

角色的互换充满了历史讽刺。当年美国老专家教中国学生基础知识，如今美国科学家想了解熔盐堆的运行数据，可能需要买机票来中国参观。

《麻省理工科技评论》不禁感叹：“半个世纪前源自橡树岭的美国科学家的梦想，正在几千英里外的中国实现。”

钍基熔盐堆的价值不仅在于发电，更在于其多重颠覆性应用潜力。

与传统核电站相比，熔盐堆具有固有安全性。它常压运行，无需像高压锅一样担心爆炸。一旦温度过高，核反应会自动下降直至停止。设计中还有“冷冻阀”等安全措施，异常情况下可将熔盐排入紧急排放罐，从根本上杜绝严重事故。

中国钍资源储量居世界第二，与稀土资源伴生。对铀资源进口依赖度超过70%的中国来说，钍基熔盐堆是实现能源独立的战略利器。

熔盐堆的高温特性还打开了更多应用场景。它能提供700摄氏度以上的高温热源，可高效制取“绿氢”。在军事领域，小巧的熔盐堆能为核潜艇提供动力，优化内部空间，显著提升静音性能和潜航时间。

更令人兴奋的是太空应用。月球表面昼夜温差高达300度，熔盐堆本身能在700度高温下运行，其废热还能将零下180度的月壤熔化成建材，为未来月球基地建设提供解决方案。

国家战略背后的“冷板凳”精神

中国熔盐堆技术的快速突破，源于国家战略的持续支持和科研人员的长期坚守。

在上海应物所，研究人员对熔盐堆材料的某一力学指标连续监测了56011个小时，相当于6年多。“我们已累积全世界最长时间的熔盐堆材料力学性能数据，这才有底气做各种设计上的创新。”材料研究部主任黄鹤飞表示。

往返上海和甘肃的“候鸟式”生活已成为上海应物所人员的常态。2023年，该所驻场超过100天的有100余人，超过200天的20余人，最长达294天。

在实验堆建设的关键时刻，熔盐管道突发冻堵，工作人员坚守在45摄氏度的现场，最终解决问题。

2017年动工，2023年临界，2024年满功率运行，2025年实现钍铀转换——中国熔盐堆技术按“三步走”战略稳步推进。中国计划在2035年建成百兆瓦级示范堆并实现并网发电。

如今，美国初创公司Kairos Power的示范堆才刚刚开始建设，而中国已经开始规划2030年的商业化示范项目。美国专家分析，即便美国现在全力追赶，在工程化和商业化方面也至少落后中国十年。

当年那些戴着护目镜在橡树岭实验室记录数据的美国科学家们不会想到，半个世纪后，真正的继承者会在东方大地的戈壁滩上继续他们未竟的事业。

技术可以转让，但国运无法复制。当美国人把科研当作生意时，中国人正把技术当作生命线。

参考资料：

【中国科学报】中国向下一代核反应堆迈出坚实一步

2025-11-03 来源： 中国科学报 倪思洁