问题描述

包头白云鄂博矿床是世界上罕见的超大型铁、稀土、铌等多金属共伴生矿床，稀土储量居世界第一位，钍储量居世界第二位。钍是独具前途的核燃料，天然Th232通过快中子反应可全部转化为可裂变元素U233，作为核燃料的理论利用率可达到100%，比天然铀高200倍。根据徐光宪院士的计算， 100万千瓦的电站改用钍燃料，一年仅用1.241吨钍。如果我国核电能力按全国电站装机容量4亿千瓦计算，则要达到8000万千瓦，每年需求钍燃料约100吨，可以代替煤2.5亿吨。尽管白云鄂博矿拥有丰富的钍资源，钍储量约22万吨，仅次于印度（34.3万吨），但钍资源生产应用方面问题突出表现为：

钍可以在白云鄂博稀土矿生产稀土过程中采用低温焙烧工艺提取出来，但由于钍的放射性存储费用高且暂无商业用途，工业生产中并未提取钍，将钍集中在废渣中，该含钍放射性废渣建库堆放。按平均每年处理白云鄂博稀土矿10万吨计，约200吨以上的ThO2被“烧死”在渣中，钍作为一种战略资源是不可再生的，建议国家推动钍核能发电进程。

问题背景

核能作为清洁能源之一，未来将在能源供给中发挥重要作用。钍作为核燃料的一种，钍的资源储备量更多且钍的安全性比铀更高，是未来核能利用的主要发展方向，我国针对于钍的提取纯化以及作为核能、核原料、核材料的技术研究从未停止过。

内蒙古包头白云鄂博矿是我国钍资源储量最多的地区，白云鄂博主东矿中钍资源储量达22万吨，占全国的钍工业储量77%，目前主要采用浓硫酸高温焙烧工艺分解白云鄂博稀土矿使钍在焙烧过程形成磷酸钍或焦磷酸钍进入水浸渣中，渣中ThO2 为0.25-0.30%，堆存在放射性渣库。为实现白云鄂博稀土矿清洁冶金，中科院长春应用化学研究所与中国北方稀土（集团）高科技股份有限公司通力合作，于2003年完成了国家“863”课题《包头稀土矿清洁冶金2400吨/年示范工程》项目，工业试验研究表明，白云鄂博钍资源可采用浓硫酸低温焙烧工艺提取，可以保证钍和稀土同时浸出并可高效分离钍，钍浸出率>95％，Th02纯度>95％，钍收率>93％，混合稀土中Th02/REO<2×10-6，为钍的核能应用，实验室进一步研究了提高钍产品纯度，最终钍纯度达到了99.998%。

2011年，中科院战略性先导科技项目“未来先进核裂变能--钍基熔盐堆核能系统”项目启动，目标旨在用20年左右时间，研发出新一代核能应用体系。一方面，我国丰富的钍资源得以开发利用，以钍为新型核燃料，发挥钍在核能中的应用潜力；另一方面，核能将会对我国能源结构产生重大影响，在碳中和时代，坚持安全有序的发展方针加快发展核能必将支撑碳达峰碳中和国家重大战略实现。

最新进展（截止问题发布年度）

作为核能原料必须达到核纯级，特别是对那些热中子俘覆界面大的杂质元素 ( 如硼、镉、稀土等 ) 要求极高，必须对钍进一步提纯。中科院长春应用化学研究所发明的中性膦萃取剂与有机溶剂混合进行萃取提纯的方法，可将钍的纯度从 80-99％提高到 99.998％以上，收率大于98％，并制备出纯度>99.9999％(Th02/(Th02+REO))氧化钍样品，但未见工业应用报道。

目前，钍在核能发电应用中的关键技术已经取得明显突破。2018 年 9 月 30 日中国科学院开工建设战略性先导科技专项“钍基熔盐堆核能系统”项目于2021 年 9 月在甘肃武威进行测试实验性钍反应堆。钍基反应堆使用氟化盐作为冷却剂，无需耗费大量水资源，对核电站的选址要求更低，非常适合缺水干旱的内陆地区，且安全性高，为我国钍在核能领域的应用提供了技术和实践基础。

重要意义

在甘肃武威的全球首座钍基熔盐试验堆发电厂建成，将让中国成为第一个对这项技术成功实现商业化运营提供可能。钍基熔盐堆核能的成功应用将加快对钍资源、钍材料的需求。内蒙古白云鄂博钍资源丰富，条件优越，开发和利用钍资源，发展钍核能技术热电联用产业，在经济、能源、环保等领域都具有十分重大的意义，不但有利于国家实现碳达峰碳中和战略，也能造福国人，为千家万户提供电力，这是关系国家能源战略方向的一个重大工程课题。