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开疆拓“钍”--能源新贵的传奇历程

来源:科普中国   日期:2026-07-16

  锕系“奇客”:独特脾性初登场


  诸位看官好,我是钍,元素周期表里排九十号的那个,大部分的我都来自矿物“独居石”,我和铀、钚这些不安分的兄弟们都挤在锕系家族。我的脾气有点矛盾,别看我在常温下柔软得像块铅皮,用小刀便能轻易划出痕迹,但我可没那么“软弱”,温度超过1750℃,才能使我融化,熬到4790℃我才肯变成气体,一般手段还真不能把我怎么样。听说最近人们把我称作“能源圣杯”,还给我起了个挺有江湖气的名号“核能破壁人”。这让我想起二百多年前的往事,那时候我还躺在挪威的黑色岩石里,看着人类举着油灯满世界找煤呢,谁能想到如今我竟要改写地球的能源版图?


  伯乐现身:钍的发现曲折史


  我这辈子最感激的当属瑞典化学家贝采利乌斯。1815年他在瑞典法龙镇矿石堆里扒拉出“我”时,激动得用雷神托尔给我命名,可惜那会儿他把磷酸钇当成了我,十三年后,他才在挪威勒峰岛的花岗岩中确定了我的真实存在,我成了唯一一个先有名字再被发现的元素。


  储量丰厚:家底丰厚待发掘


  要说我的家底,可比铀那老小子厚实得多。地壳里我的丰度大约是铀的四倍,全球探明储量640万吨,仅印度就拥有几十万吨的储量,澳大利亚、美国、巴西、土耳其等国也均为储量丰富的大户。在中国内蒙古白云鄂博矿区,最新探明储量已经达到了100万吨,这地方被蒙古族同胞称作“富饶的神山”,确实比别处更疼我。


  往昔蹉跎:坎坷应用旧时光


  虽然我的名字有点“土”,但我的本领真的不土。早年间我在人间混得挺憋屈,被做成煤气灯纱罩,照得维多利亚时代的伦敦街头恍如白昼,结果被骂“要命的浪漫”——那些飘散的氧化钍颗粒钻进肺里,致使不少巡夜人患上肺病。后来医学界拿我当造影剂,结果放射性在血管里堆积,引起了严重的后果而被禁用。在稀土开采过程中,我被作为副产品产出,就如同购买芹菜时附带的香菜一般不受重视。全球每年稀土矿里附带产出3000吨的我,结果90%都被当废料填埋了。


  转机乍现:核能曙光初降临


  1942年,芝加哥大学那帮穿白大褂的疯狂科学家搞出了核反应堆,铀235一夜之间成了能源皇帝。我蹲在元素周期表的角落冷笑:铀矿全球储量不过760万吨,按现在的消耗速度,五十年后就得枯竭。果不其然,2023年国际原子能机构急得跳脚,说铀矿储量只够用七十年。曾有专家呼吁:“别把孩子和洗澡水一起倒掉”!在攻克稀土矿回收利用中,不仅不要丢了核燃料原材料,而且也要注意其他可用资源。白云鄂博矿区积压着巨量的稀土尾矿,而我也藏在其中。


  核电新星:钍基熔盐展锋芒


  这时候甘肃武威荒漠里竖起个“大茶壶”——全球首座钍基熔盐实验堆,堪称“未来核电领头羊”。10兆瓦模块化钍基熔盐商用堆有望在今年开建,它的设计最大热功率能达到60兆瓦,未来将用于发电和制氢,推动中国能源结构的多元化和清洁化发展。我的这个反应堆利用了液态燃料和负温度系数的反应性特点,就算地震、飓风什么的把房盖儿掀了,熔盐也会迅速凝固终止反应,不会泄漏和扩散。并且不用高压容器,熔盐温度超700℃仍能保持非挥发性。当温度超过预定值时,底部冷冻塞自动熔化,核燃料熔盐流入应急储存罐,反应堆也能立即停止工作。中子轰击我产生链式反应释放的能量,密度足足是煤炭的350万倍,那场面犹如武侠小说中施展乾坤大挪移般震撼。更妙的是,我产生的核废料少得可怜,半衰期也只有几百年,处理长寿命放射性废物相关的环境和安全挑战大大减轻。


  技术革新:中国智慧绽光芒


  要说中国科学家待我真不薄,他们把我的优势玩出了花,更绝的是“在线换料”技术,边烧边添新料,燃料利用率比传统反应堆高200倍。现在包头钢铁处理稀土尾矿,借助靶向提取技术,能够便捷地将我提纯出来,提纯率可达85%,成本只有提纯铀的十分之一,废渣转化为建材实现资源化,这手变废为宝的功夫还真是玄妙。从内蒙古的燃料加工到甘肃的实验堆建设,形成了独特的“资源自主闭环”。


  未来蓝图:沙漠变身能源库


  前阵子听中科院的院士嘀咕,说要在塔克拉玛干沙漠建钍能基地。想想也是,我这身子骨既不怕干旱又无需冷却水,配合特高压电网,能把死亡之海变成能源宝库,简直是为“西电东送”量身定做。更妙的是高温熔盐能直接制氢,氢燃料电池车再加上我的能量,够绕赤道跑24圈,这可比烧油带劲多了。


  命运逆袭:砥砺前行续华章


  站在2025年回望,我这辈子也算跌宕起伏。从被错认“假钍”到煤气灯里“隐形杀手”,从医疗造影“背锅侠”到能源革命“破壁人”,命运轨迹真是离奇。人类能源史总是充满戏剧性,19世纪抢煤,20世纪抢油,21世纪抢铀,而中国这次凭借百万吨级钍矿储备和全球占比超60%的钍基熔盐堆技术专利,正在改写游戏规则。哦对了,我的本领可远不止如此,航天科技的耐热部件,放射诊疗的同位素标记,超导材料临界温度的提升都是我拿手的领域。从历史的误解中挣脱,我不再是隐秘的配角或错位的替身,在中国的远见与科技创新的熔炼下,我已在蕴藏的厚土中萌发成林。我的旅程,不再是下一个争夺场的阴影,而是一片由持续智慧守护的、清洁与永恒共生的广袤未来。


  作者:郑硕(河北省地质矿产勘查开发局第五地质大队)