海上霸主航母将迎来新动力！

2025年，中国计划建全球首座钍基熔盐堆发电站，并于2029年投入使用。

遗憾的是，目前我国尚未建造出核动力航母，那么，钍基熔盐堆发电站的出现，将会为我国航母带来怎样的曙光？

中国航母动力现状

航母的动力来源主要分为蒸汽轮机、核动力和燃气轮机三种。其中，因为技术相对成熟，所以我国许多大中型航母，例如辽宁舰、山东舰和未来的003型航母都采用?蒸汽轮机。

它的原理为：锅炉燃烧重油等化石燃料，产生高温高压的蒸汽，将化学能转化为热能。然后，蒸汽通过管道输送到蒸汽轮机，带动其内部的叶片旋转并利用传动装置驱动航母螺旋桨，将热能转化为机械能和动能，从而推动航母前进。

可以看出，整个过程其实并不困难，因此技术维护也相对容易。

但与此同时，因为要长时间烧开水产生蒸汽，所以光从航母启动上来看，蒸汽轮机要等上十余小时甚至数十个小时，这也就导致航母启动时间普遍要达到10个小时。

而与之相比，核动力航母直接通过核反应堆中的核裂变释放能量产生蒸汽，启动时间能直接缩短3-5个小时。

此外，蒸汽机轮动力?依赖燃油供应，续航能力有限。我国的辽宁号航母续航能力约为1.6万公里?。

而核动力由于核燃料更换次数少，续航能力更强，美国的尼米兹级核动力航母的续航能力高达93万公里以上，几乎是我国的60倍。

但可惜，目前世界只有美国和法国拥有核动力航母。其中，美国海军拥有多艘尼米兹级和福特级核动力航母。法国则是有一艘戴高乐号核动力航母。

因此，钍基熔盐核电站一旦建成，我国航母就有了新的核动力来源。那么，到底什么是钍基熔盐堆？它的出现对我国核动力航母有何增益？

钍基熔盐堆

目前，我国甘肃已建成热功率为2兆瓦的液态燃料钍基熔盐实验堆。虽然尚不能发电，但已获得了国家核安全局颁发的运行许可证，充分证明了技术的可行性。

因而在此基础上，上海应用物理研究所就计划2025年，在附近新建10兆瓦的小型模块化钍基熔盐堆，最大热功率将达到60兆瓦。

而我国之所以要建全球首座钍基熔盐堆发电站，是因为钍基熔盐堆核能系统是第四代先进核能系统的一种，它的发电效率可达45%-50%，高于传统核电站的30%-35%，主要分为钍基核燃料、熔盐堆和核能综合利用。

其中。钍基核燃料也就是利用钍作为核燃料，钍可以俘获一个中子变成233Th，再通过双β衰变成传统核燃料—铀。

熔盐堆则是将传统冷却剂中的水替换为熔融态的混合盐，它可以在高温工作时保持低蒸汽压。因此容器即使被烧穿，也不会发生爆炸。从而了降低机械应力，例如对泵、管道以及堆芯尺寸的要求，精简了元件的尺寸，为体型庞大的航母腾出更多的有效空间。

并且液态熔盐在达到预设温度后还会自动流入应急储存罐，核反应随之停止，进一步提高了安全性。

与此同时，钍的应用也解决了我国传统核燃料—铀资源匮乏的问题。国家外汇管理局数据显示，2024年1-10月，中国从俄罗斯购买了价值8.49亿美元的浓缩铀，同期增长为3.2倍。

我国对核燃料的需求日益增加，而它的替代品钍储量约为28.6万吨，居世界第二位。根据计算，1吨钍裂变产生的能量相当于200吨铀、350万吨煤炭，足以支撑中国未来2万年的能源需求。

这些能量一旦用在航母上，将会为航母提供几乎无穷无尽的续航能力，为我国造核动力航母提供了有力的保障。

第四代核反应堆技术

上文我们了解到，钍基熔盐堆核能系统是国际论坛推荐的第四代核能系统中的一种，但除此之外还有钠冷快堆、超高温气冷堆、铅冷快堆、超临界水冷堆和气冷快堆这五种先进的堆型。

它们的特点是都具有更好的经济竞争性、安全性，必然是未来核能发展的大趋势。

而我国核电发展已慢慢步入黄金时代，目前，核电在运在建装机规模跃居世界首位。

在钠冷快堆方面，2022年12月，中国小型钠冷快堆核电源研发工作取得重要突破，中国原子能科学研究院在国际上首次实现，耦合斯特林发电系统的小型钠冷快堆核电源非核集成测试装置“一键启停堆”验证试验，将天然铀的资源利用率从目前的约1%提高到了60%以上。

此外，2023年12月6日，我国山东石岛湾高温气冷堆核电站投入商业运行，这也是全球首座将四代核电技术成功商业化的示范项目。

【参考文献】

[1]蔡翔舟,戴志敏,徐洪杰.钍基熔盐堆核能系统[J].物理, 2016.

[2]徐洪杰,戴志敏.实现熔盐堆原型系统与关键技术的系统突破为建设实验堆奠定坚实科学技术基础r——中科院战略性科技先导专项"未来先进核裂变能——r钍基熔盐堆核能系统"取得阶段性成果[J].科技成果管理与研究, 2016.

[3]熊文纲,李文新,王敏.钍铀燃料转化中~(232)U的生成研究[C]//第五届反应堆物理与核材料学术研讨会、第二届核能软件自主化研讨会.0[2024-12-16].

[4]马俊,许传俊,臧严.国外航母动力装置的类型及选用原则[J].船舶标准化与质量, 2017.