钍[tǔ]能(Thoriumenergy[1]),是一种可以取代核能的新能源。钍燃料指的是钍-232,当受到辐照时,钍-232会发生一系列核反应,最终形成铀-233,可以作为核反应堆的燃料。[2]传统铀基核能面临铀235资源有限、核安全隐患、核废料处理及核武器扩散等挑战。钍作为替代核燃料,钍资源中产量最多的矿物为独居石(monazite),一般钍含量为1~15%,拥有丰富的资源储量,能量密度高且不产生二氧化碳,具备更高的安全性和较低的放射性废料产生量。钍的应用不仅能满足未来能源需求,还能降低核武器扩散的风险,推动核能的和平利用和可持续发展。[3][4][5] 熔盐堆被认为是钍资源利用的理想堆型,它是一种液态燃料堆,使用熔融氟化盐携带核燃料,具有结构简单、常压运行和强“杂食性”等优点。熔盐堆具备多重安全特性,当温度超标时,底部冷冻塞自动熔化,熔盐流入应急储存罐,终止核反应。此外,熔盐堆可建在地面10米以下,防御恐怖袭击,且冷却后变为固态盐,降低了泄露风险和生态灾害的可能性。[4] 早在1950年代钍元素的潜力就被美国核能研究单位所发现。1965年美国原子能委员会橡树岭实验室(ORNL)就利用钍铀反应,建造了「熔盐式实验炉MSRE」。近几十年,印度、巴西和中国等一些国家,对钍燃料开始有了研究兴趣。[4]2011年,中国在甘肃武威,进行2百万瓦的小型试验型熔盐反应炉(TMSR-LF1)的研究工作,主要技术难处在开发合适的合金,可以同时承受1,000度的高温,以及钍盐的辐射。2021年8月,中国宣布TMSR-LF1已建设完成,进入初步测试阶段。[6][7] 元素发现
钍于1830年由挪威化学家艾斯马克(Morten Thrane Esmark)首次偶然发现,之后由瑞典化学家贝里吉斯(Jöns Jacob Berzelius)确认为新元素,并且以北欧神话英雄雷神索尔(Thor),将其命名为钍(Thorium)。[6]钍在元素周期表中属于锕系,列入稀土元素族中。钍的氧化物和其他稀土元素的氧化物一样,很难还原,虽然贝齐里乌斯曾利用金属钾和氟化钍钾作用,获得不纯的金属钍。K2ThF6 + 4K → 6KF + Th,后来用电解的方法才获得较纯的钍。[3]