熔盐堆

福岛核危机之后，核能似乎又重回到尴尬境地。出于对核安全的顾虑，德国宣布将在12 年内逐步告别核电；意大利在这个夏天的全民公投后仍然固步1986 年以来的无核能源之路；日本菅直人政府亦开始研究弃核后的能源布局；即使前些年大张旗鼓发展核电的中国也已进入了核电审批冰冻期。

虽然核电的说客们仍在孜孜不倦的提醒我们，核电事故率极低，总体上仍偏安全，且第三代核电技术可将氢气爆炸和堆芯融化的风险再次下降一个数量级，但民众已经不是那么好忽悠了，毕竟概率是一个冰冷冷的数值，落到单次的核事故上，仍然会是冷暖自知的创痛。

另一方面，铀裂变堆的核废料处理也是费时费力的问题。潜在的放射性威胁让民众不得不质疑：“你们，核电工程师承诺给我们几乎绝对安全可靠的核能，到底在哪里？”实际上，就在福岛事故后数日，一直对核电有着深厚感情的英国人就在《每日电讯报》撰文，宣称从中国核能发展计划中发现“钍基熔盐堆”的踪影，激动不已的断言安全核能即将统治未来。虽然这是在“核恐慌”阴影下，英媒基于支持核能的立场而向民众注入的一针强心剂，但亦说明熔盐堆作为几乎“完全安全的核能”，其应用前景被寄予了极大厚望。

橡树岭之争的弃儿

2002 年9 月20 日，在日本东京召开的第四代反应堆国际研讨会上，核工程师们公布了6 种第四代反应堆设计概念，希望进一步兑现“安全可靠”的承诺。其中，熔盐堆因其零概率的堆芯融化风险，尤其引人关注。顾名思义，熔盐堆的易裂变和可增值燃料以熔盐的形式存在于堆芯中。燃料组成可以是铀、钍或钚的氟化物，它们与某种载体盐如氟化钠、四氟化锆结合构成低熔点的共晶体熔体。这种混合物在熔点（460℃左右）以上会变为稳定的液体，可在简单的堆芯和热交换器间连续流动，热能从主回路的放射盐传给中间回路的清洁盐，再通过蒸汽发生器生成蒸汽，推动汽轮发电机发电。其中，石墨被用来作为反应堆堆芯的中子慢化剂和结构材料。

正如压水堆来自美国海军的核潜艇，熔盐堆的雏形源于美国空军的核动力飞机。虽然核动力飞机计划最终因洲际导弹而搁浅，但它在1954 年催生了军用空间核动力实验熔盐堆（Aircraft Reactor Experiment，ARE）这个优雅的设计。1965 年，橡树岭在ARE 的基础上进行了革命性的改进，建成了熔盐实验堆（Molten-Salt Reactor Experiment，MSRE）。实验证明反应堆的建造是成功的。虽然作为容器的特镍合金表面存在辐照损伤的问题，但这个反应堆还是运行了5 年之久。随着1970 年单回路系统熔盐堆型的设计出炉，熔盐堆进入了成熟的发展期。

回顾20 世纪七十年代的美国，在以橡树岭为首的核科学界，一场决定核能方向的争论正在进行。那是一个群星璀璨的年代，石墨水冷堆、高温气冷堆、熔盐堆、压水堆、沸水堆等各种堆型纷纷出炉，到底哪个堆型的设计最优秀，最适合进行研究，专家们众说纷纭。大师都认为自己手上的技术是人类未来希望所在，热闹非凡的争辩场景堪比20世纪初交流电与直流电的纷争。橡树岭实验室主任阿尔文·温伯格（AlvinWeinberg）公然提出压水堆安全问题，受到原子能委员会的强烈谴责。虽然后来的切尔诺贝利和福岛事故说明，温伯格的判断不无道理，但在当时，他的观点并未受到足够重视。

1973 年，美国原子能委员会（AEC）突然宣布削减对熔盐堆的研发经费，这直接决定了此后四十年的核能发展导向。当时AEC 的依据是MSRE 运行期间出现了腐蚀问题。而实际上，虽然裂变产物碲和射线对特镍合金表面产生了伤害，但这些问题依靠修改特镍合金的成分几乎已经解决了。1973 年成为核工程时代的分水岭，大师们自此销声敛迹，核工程技术繁荣不再。

之后数年，人们对于AEC 为何放弃这样一个在核工艺上几近完美，只需进一步提高相关材料性能的堆型进行了许多猜测。有人认为这是对温伯格的又一次人身攻击，也有人认为这是核工程内部倾轧的结果——当时橡树岭是唯一研究熔盐堆的实验室，而研究钠冷快增殖堆的任务由多个国家实验室分担。如果进一步推进熔盐堆项目，可能会吸收钠冷快增殖堆的研究资金，这导致决策者作出放弃熔盐堆的决定。不过比较中肯的意见还是熔盐堆中生产的钚239 非常少，不能为核武提供有效的原料，这当然不符合冷战时期美国政府的口味。而另一个被核工程师普遍接受的说法是，因辐照下的维格尼效应，作为结构材料和慢化剂的石墨的使用寿命会受到一定影响。

安全核能的未来兑现者

1973 年之后，虽然橡树岭实验室进行了一些后续研究，但由于失去资金支持，熔盐堆被打入冷宫近三十年。直到2002 年第四代反应堆规划推出，这个几乎被遗忘的技术才再次成为热门研究课题。这次“咸鱼翻身”并不让人意外，因为熔盐堆的优势几乎是显而易见的。

首先是它的安全性，熔盐常温时为固态，可以避免因泄漏而导致大量核污染的可能，对生物圈和地下水位线的防护没有那么严苛；由于熔盐堆采用液态燃料，不存在蒸汽爆炸的风险，从根本上避免了再次发生切尔诺贝利事故的可能；熔盐的热容很大，衰变热的导出无需依赖苛刻的电源供应，亦不存在锆水反应的氢爆问题。在面对类似福岛事故的情况时，熔盐堆有充分的应急处理时间，只需遵照增殖堆、嬗变堆的事故处理规程，熔化冻结塞，使所有熔盐流入储罐中，就可以避免大范围核污染的发生。在福岛核危机阴影之下，熔盐堆的这一固有安全特性必将使其在众多核电堆型中引起更广泛的关注。

其次，熔盐堆的经济性非常优越。就材料而言，由于运行在大气压环境下，只需外加紧贴的压力容器可避免破口事故造成的泄露，因此不需要压水堆那样昂贵的厚钢板，设备成本有了很大幅度的减少。此外，目前压水堆电站使用寿命大都在50 ～60 年左右，究其原因就是压力容器中子辐照脆化导致承压能力下降，而熔盐堆的这一问题并不突出，更长寿期的服役年限也意味着核电站将拥有更优越的经济表现。

就商业化用途来说，高温堆热转换效率高：熔盐堆可达45% ，而压水堆仅为33%，除发电外，熔盐堆在制氢或供热方面都有广泛的应用前景。不过熔盐堆最明显的商业优势体现在核废料处理

以及核燃料资源供给方面。

福岛事故之后，一些绿色组织对核电进行了全面的研究和审查，试图从安全和经济成本角度探讨核电的存在意义。自然之友的总干事李波先生曾在一份报告中指出：“…核电站低成本‟之说是在不算入核燃料最终处理费的情况下编造出来的。”

《日经商务》的记者从2003 年日本电气业务联合会向日本综合资源能源调查会小委员会提交的资料中断定，核燃料再