2025年11月13日，中国科学院上海应用物理研究所研究员、主任陈金根在深圳核博会核技术融合创新论坛发表《基于熔盐堆的同位素生产研究》主旨报告。
报告介绍了研究所的背景、熔盐堆研发进展，以及基于熔盐堆开展同位素生产的专项工作。核心观点是，熔盐堆因高温、常压、液态燃料和可在线处理等特点，在钍利用、发电效率和同位素高效提取方面具有优势，可用于缓解氚、钼-99、钚-238、锕-225等关键同位素的供给不足。报告最后指出，未来七年仍需攻克高效提取和工程化验证等关键问题，并欢迎国内同行合作。
关键点
1. 报告内容分为三部分（00:00）
报告先介绍研究所的基本情况，再说明熔盐堆研发进展，最后集中讨论基于熔盐堆的同位素生产研究。
2. 研究所长期聚焦加速器和反应堆领域（00:28）
研究所成立于1959年，背景与“两弹一星”相关，长期在加速器、反应堆和同位素等方向开展工作，并取得过多个国内首创成果。当前全所主要力量集中在钍基熔盐堆研发及其延伸应用上。
3. 熔盐堆属于第四代核能技术方向（02:19）
报告指出第四代裂变能需要通过变革性设计同时提升安全性和经济竞争性。熔盐堆属于低压堆型，可设计为热堆或快堆，当前实验堆和研究堆以热堆为主，并具有高温、常压等特点。
4. 熔盐堆的核心特征是高温、常压和液态燃料（03:55）
熔盐堆区别于其他裂变反应堆的关键在于燃料处于熔融液态，并在堆芯和一回路之间流动。液态燃料有利于闭式循环、减少传统燃料破碎和后处理流程，熔盐冷却还使其摆脱对水冷却的依赖。
5. 熔盐堆在钍利用、效率和同位素生产上有优势（05:17）
报告认为，熔盐堆结合在线后处理后更适合发挥钍燃料优势；由于运行温度高，发电效率相比现有水堆可提高约四分之一。液态燃料也使裂变产物或相关产物的取出更便捷、更高效，为同位素生产提供条件。
6. 中国熔盐堆研究具有历史基础并在2011年重启攻关（06:13）
报告回顾了1970年周总理批准的“728工程”，说明早期熔盐堆因材料问题转向清水堆路线，并与中国核电起步存在历史渊源。2011年启动专项后，研究所重新攻克熔盐堆关键问题。
7. 两兆瓦实验堆已完成并形成重要里程碑（07:30）
两兆瓦实验堆已经完成，并实现运行及钍铀转换相关成果。后续路线包括建设约三十兆瓦研究堆、2035年前后建设百兆瓦级示范，并最终走向商业化规模集群。
8. 熔盐堆关键材料、设备和平台实现自主研发（08:19）
报告强调项目从材料、设备到工程平台均从零开始，自主研发合金、石墨、熔盐及专用设备，形成自主可控、安全高效的基础能力，并由此延伸出同位素生产平台项目。
9. 同位素生产成为攻坚专项之一（11:43）
中央科技委委托中国科学院部署首批十五项攻坚专项，报告所在研究所承担其中两项：百兆瓦关键技术研究和基于熔盐堆的同位素生产。报告认为相关同位素在“四个面向”中均有重要应用价值，熔盐堆生产具有明显优势。
10. 氚供应难以满足未来聚变需求（12:38）
商业聚变堆启动需要十公斤到几十公斤级氚，但当前民用氚供应主要依赖加拿大重水堆，价格高且规模有限。报告认为传统研究堆生产方式难以满足商业聚变需求，需要经济、规模化的新生产路线。
11. 钼-99全球和国内供应不足（14:05）
全球每年钼-99产量约五十万居里，中国获得量不足十分之一。若中国达到全球平均水平或美国标准，需求将远超现有供应能力；同时国际上现有生产堆老化退役，使供给形势更加严峻。
12. 钚-238在深空探测等领域需求突出（15:24）
钚-238可用于航天探测任务，例如卡西尼号使用了约二三公斤钚-238。当前美国、俄罗斯年产量很少，美国也在重启相关生产计划；报告认为在熔盐堆中生产钚-238会更高效、更便捷。
13. 液态燃料使同位素生产模式区别于固态堆（16:10）
传统固态堆生产同位素需制靶、入堆辐照、停堆取靶、切靶、溶解、分离提纯，过程复杂且成本高。熔盐堆全堆芯为液态燃料，裂变产物来自全堆芯而非单个靶件，以钼-99为例，产能可比传统方式高两到三个数量级；氚也可通过全堆芯锂-6辐照产生。
14. 熔盐堆可生产多类同位素并按提取方式分类（17:33）
报告列举了熔盐堆可生产的重点同位素，包括铀-233、钼-99、锕-225、钍-229、氪-85、氚和氦-3等。根据运行特点，产物可分为难溶固态产物、气体产物和易溶产物，分别采用鼓泡吹出或化学分离等方式提取。
15. 百兆瓦级同位素生产专用熔盐堆已完成概念设计（18:38）
团队正在设计百兆瓦级同位素生产专用熔盐堆，并配置相应流程和设施，优先攻克若干关键同位素。报告还给出不同提取设备和产能设想，例如五百兆瓦熔盐堆年产氚约1.2到3公斤，钼-99年产量可大于一千万六天居里。
16. 多种关键同位素可形成连续应用链条（20:42）
报告估算铀-233年产可达一百到两百公斤，其衍生的钍-229和锕-225分别在核光钟和医疗领域具有重要价值。氚衰变可形成氦-3，氦-3可用于量子计算低温冷却；锶-90及其延伸品钇-90也可用于肿瘤治疗相关应用。
17. 验证平台和未来攻关重点（22:20）
团队在嘉定园区建设并升级电子束驱动白光中子源，用于同位素生产流程、辐照和提取验证；干法分离已在两兆瓦实验堆上得到验证。报告最后强调，未来七年需要重点解决高效提取和工程化问题，并推动合作攻关。
时间线
00:00 - 开场说明报告结构，提出将从研究所背景、熔盐堆研发和同位素生产三个方面展开。
00:28 - 介绍研究所历史、学科布局、园区情况，以及当前围绕钍基熔盐堆开展研发的总体定位。
02:19 - 转入熔盐堆技术背景，说明第四代核能的安全性和经济性要求，并概述熔盐堆的堆型、高温常压和液态燃料特点。
06:13 - 回顾中国熔盐堆研发历史和2011年后的重新攻关，随后介绍两兆瓦实验堆完成、运行、加钍和验收等里程碑。
08:19 - 说明材料、设备和实验平台从零自主研发，并展示项目获得的国内外认可。
11:43 - 进入同位素生产主题，介绍攻坚专项背景，并从氚、钼-99、钚-238等例子说明现实需求和供给缺口。
16:10 - 比较传统固态反应堆与熔盐堆的同位素生产方式，强调液态燃料、全堆芯产额和在线提取带来的效率提升。
17:33 - 归纳可生产同位素种类、产物分类和提取方式，并引出百兆瓦级同位素生产专用熔盐堆的概念设计。
18:38 - 介绍专用熔盐堆的关键对象、设备方案和产能估算，包括氚、钼-99、铀-233、锶-90、钚-238等。
22:20 - 说明白光中子源升级、流程验证和干法分离成果，最后总结未来七年攻关方向并邀请合作。
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熔盐堆打开同位素规模化生产新通道，我国加速布局百兆瓦级专用装置
中国科学院上海应用物理研究所研究员、主任陈金根围绕“基于熔盐堆的同位素生产研究”介绍了我国钍基熔盐堆研发进展及其在关键同位素规模化供应中的应用前景。上海应用物理研究所成立于1959年，长期服务国家核科技战略，近年来研究重心重新回到反应堆方向，约700余名科研人员集中投入钍基熔盐堆研发，并在上海嘉定和甘肃武威形成了实验验证与工程研发相结合的布局。
熔盐堆作为第四代核能系统的重要堆型，具有高温、常压、液态燃料等突出特点。与传统水堆相比，熔盐堆运行压力低，固有安全性更强；运行温度可达650℃至700℃，未来有望进一步提高，从而提升发电效率；其燃料以熔融液态形式在堆芯和回路中循环，为在线处理、裂变产物提取和闭式燃料循环创造了条件。这些特性使熔盐堆不仅适合钍资源高效利用，也为同位素连续化、规模化生产提供了新的技术路径。
我国熔盐堆研究具有较长历史渊源。1970年启动的“728工程”曾由上海应用物理研究所牵头开展熔盐堆探索，后因材料等关键问题转向轻水堆路线，并与我国核电起步形成历史关联。2011年后，钍基熔盐堆专项重新启动，围绕镍基合金、石墨、熔盐、专用设备和系统集成等方向开展自主攻关。甘肃武威两兆瓦熔盐实验堆已经建成运行，2023年10月实现首次临界，2024年6月实现满功率运行，9月开始加钍运行，10月通过国家验收，标志着我国在熔盐堆工程验证和钍铀转换方面取得重要突破。
在国家首批攻坚专项部署中，上海应用物理研究所承担了百兆瓦熔盐堆关键技术研究和基于熔盐堆的同位素生产两项任务。同位素生产面向能源、生命健康、航天深空探测、量子科技和前沿科学等重大需求。当前全球多类关键同位素供给紧张，传统研究堆靶件辐照方式流程复杂、产能有限、成本较高，而熔盐堆依托全堆芯液态燃料体系，可实现“边生产、边提取”，在产能和连续化方面具有明显优势。
氚、钼-99、钚-238、铀-233、钍-229、锕-225、氦-3、锶-90和钇-90等是熔盐堆同位素生产重点关注的核素。其中，氚是未来聚变堆启动和运行所需燃料，全球民用供应极少且价格高昂；钼-99是核医学诊断最重要的母体核素之一，中国需求潜力巨大，而全球生产堆老化加剧供应风险；钚-238是深空探测放射性同位素热源核心材料；铀-233不仅关系钍铀燃料循环，还可通过衰变链获得钍-229和锕-225，支撑核钟研究和靶向α治疗；氚衰变产生的氦-3则可服务量子计算低温系统；锶-90及其衍生的钇-90在肿瘤治疗领域具有重要应用。
熔盐堆同位素生产与传统固态反应堆靶件辐照方式差异显著。传统方式需要制靶、入堆辐照、取出靶件、切割溶解、分离纯化等多道工序，周期长且放射性操作复杂。熔盐堆中裂变产物来自整个堆芯，目标核素可通过在线或准在线方式提取。针对不同化学形态的产物，可采用不同路径：难溶固态产物可通过吹气、鼓泡等方式带出并捕集；气态核素可依托气体释放和净化系统提取；易溶产物则需要发展高选择性的化学分离和干法分离技术。
面向未来，我国规划建设百兆瓦级同位素生产专用熔盐堆，该装置不同于能源示范堆，将重点服务同位素规模化生产，目前已完成概念设计，并规划配套提取、分离、纯化设施。根据初步评估，500兆瓦级熔盐堆年产氚可达约1.2公斤，通过优化锂-6富集度和燃料参数有望提升至约3公斤；熔盐堆钼-99年产能可超过1000万六天居里，远高于当前全球研究堆年产规模；铀-233年产能可达100至200公斤；锶-90年产能约300万居里，其衍生钇-90年产能约3万居里，具备改变全球关键同位素供应格局的潜力。
为支撑相关攻关，上海应用物理研究所在嘉定园区建设了国内首台电子加速器驱动白光中子源，并根据同位素专项需求进行了升级，束流和中子流强显著提升，功能扩展至电子辐照、中子辐照、伽马辐照等多种模式。该平台已开展钼-99生产原理验证，并建立了相关提取与分离流程。与此同时，两兆瓦实验堆上已开展熔盐堆干法分离验证，专家鉴定认为熔盐堆生产同位素具备技术可行性。
陈金根指出，熔盐堆能够产生大量目标同位素，但真正实现工程应用的关键在于高效提取和稳定运行。未来仍需在强放射性、高温、复杂化学体系中突破在线捕集、气体分离、化学分离、干法后处理等核心技术，同时解决材料耐腐蚀、设备寿命、系统安全耦合、放射性废物管理和工程化放大等问题。随着实验堆、研究堆和百兆瓦级专用生产堆逐步衔接，熔盐堆有望成为我国保障关键同位素自主供应、服务核医学、聚变能源、深空探测和量子科技的重要基础平台。
