2019年5月，中国科学院上海应用物理研究所(以下简称上海应物所)实验堆工程副总师金江，站在甘肃省武威市民勤县红沙岗镇戈壁上考察设备安装位置时，第一反应是“工程条件恶劣，在这里建先进核反应堆，挑战巨大”。
上海应物所武威园区钍基熔盐实验堆厂房航拍。
“一眼望去，别说人了，连树都看不到。”金江回忆说，“那里没有草、没有路，绿色难得一见，行走片刻，黑色皮鞋表面沾满了黄色沙尘……”
5年后，上海应物所这支“敢干、实干、苦干、巧干”的科研团队，以特有的“钍基熔盐堆精神”，在这片地理“无人区”攻克了一系列关键核心难题，建成我国首座液态燃料钍基熔盐实验堆，在国际上首次完成熔盐堆加钍实验，成功挺进全球钍基熔盐堆科研“无人区”，为我国核能创新发展开辟了新路径。
科研人员在实验堆转运燃料盐样品。
0 1 敢干：“只要国家需要， 我们就应义不容辞”
我国虽然核电铀燃料对外依存度高，但钍资源储量丰富，目前探明钍储量位居世界第二。以钍作核燃料不仅符合我国资源禀赋，甚至可能改变未来全球能源格局。
2009年，中国科学院前瞻部署，决定面向国家能源安全与可持续发展战略需求，启动未来先进核裂变能源前瞻研究。
20世纪70年代，中国科学院上海原子核研究所(上海应物所曾用名，以下简称原子核所)作为主要会战单位，参与我国首个民用核电项目“七二八工程”。为减轻国家核燃料供应压力，“七二八工程”初选以钍为燃料的2.5万千瓦熔盐堆方案，由原子核所主持建成零功率熔盐堆并达到临界状态。此后，受限于国内科技、工业和经济水平等条件，该熔盐堆方案调整为当时国际上已有成熟经验的轻水反应堆方案。2011年，中国科学院战略性先导科技专项“未来先进核裂变能——钍基熔盐堆核能系统”启动，重担落到了上海应物所肩上。
“那时候没有可引进的技术基础、没有成熟的计算工具、没有可借鉴的工程经验，甚至连基本的研究队伍都没有。”上海应物所党委书记、副所长李晴暖告诉《中国科学报》，“接到这项任务时，我们承受着非常大的压力。”
20世纪五六十年代，美国橡树岭国家实验室曾进行过熔盐堆研究，后因种种原因搁置，导致熔盐堆研发中断了近半个世纪。因此，除该实验室公开的201份技术文档外，国际上缺乏其他可借鉴的成熟经验，而国内钍基熔盐堆研究更是一片空白。
“通俗来讲，熔盐堆并不‘厉害’，‘厉害’的是钍基熔盐堆。”团队成员、钍基熔盐堆物理设计团队负责人、反应堆物理一部常务副主任严睿说，“本世纪初，熔盐堆被列为第四代核能系统的6种候选堆型之一，也是国际公认的最适合钍资源利用的堆型。但熔盐堆实现钍铀燃料循环需要两条腿支撑，一是熔盐堆的物理设计方案具备适合钍转化条件和工程可实施性;二是燃料后处理技术。两者缺一不可。”
“当年橡树岭的着力点在反应堆上，没有真正从工程层面实现或验证全部后处理技术。”团队成员、钍铀循环化学研究部主任龚昱补充说，“钍基熔盐堆的核心目标是实现钍铀循环，它依赖熔盐堆和后处理两大装置或设施。钍燃料在熔盐堆里燃烧的过程中，会不断产生‘中子毒物’，必须去除中子毒物才能继续反应。这个让燃料能回堆利用、继续反应的过程被称作‘后处理’。通过后处理实现钍资源循环利用才能逐步提高钍燃料利用效率。”
“这些都是开创性工作，技术难度远超想象。”龚昱说。
面对挑战，上海应物所原所长徐洪杰立下掷地有声的誓言：“只要国家需要，我们就应义不容辞。”
钍基熔盐实验堆堆本体吊装。
0 2 实干：压力巨大，成长很快
专项启动之初，徐洪杰带领上海应物所科研人员，依照“专业归队、就近转行、以老带新、边干边学”的原则，从零组建研发力量。
组建团队时，徐洪杰意识到，这是一项长期而艰巨的任务，可能要干几十年。他主张团队成员以“80后”为主，于是，一批30多岁的年轻人被“委以重任”，开始了技术攻关。
“那时候年轻，虽然领导信任，但压力巨大，在这个过程中也成长很快。”团队成员、反应堆物理一部朱贵凤说。
在上海应物所嘉定园区，团队先后搭建起熔盐制备装置、燃料处理装置、熔盐试验回路、材料腐蚀回路等多个实验平台，进行系统创新。5年多时间里，他们在实验室突破了高温合金、高纯熔盐、腐蚀控制、核纯钍、高丰度锂等一系列关键技术。这些突破引发国际核能界关注，他们赞叹“中国正引领全球熔盐堆研发”。
“从2011年立项到2017年确定实验堆方案，在基础研究阶段，我们几乎天天加班设计、选择反应堆类型方案。”团队成员、钍基熔盐堆热工流体力学设计团队负责人周翀说。
燃料盐相当于熔盐堆的“粮食”。2021年春节前夕，装置调试进入关键时刻，“战则勇，休则泄”，燃料盐团队主动请缨，写下《请战书》请求坚守基地，以“三班倒”方式日夜不停赶进度。为让远离上海、选择在基地过年的同事感受到节日的气氛和家的温暖，每年春节，所领导都会在武威园区陪团队过年。
2023年6月，实验堆获得国家核安全局运行许可批复，准备装载核燃料。但安装队的工人却心存疑虑，他们听说核燃料有辐射，干起活来畏手畏脚。为打消顾虑，团队领导和辐射防护团队坚持“挡”在最前面。有次辐射探测设备触发报警，防护人员现场指挥，等工人疏散后，团队人员才有序撤离。
“如果出现异常，我们会确保‘工人先走’。”团队成员、核与辐射安全技术部张志宏说。
整个装载核燃料周期长达3个月，上海应物所所长戴志敏全程驻守安装一线，与全体人员同吃同住，共同分析问题、解决困难。李晴暖说：“领导、负责人冲锋在前，大家心才齐，才能一起攻坚克难。”
0 3 苦干：“撞了南墙也不回头”
从基础研究、方案设计、基础建设、设备安装，到功率提升、运行维护、系统优化，李晴暖用“关关难过关关过”概括一路坎坷与团队攻坚克难的勇毅。
基建时期，戈壁滩环境恶劣，夏季烈日暴晒，冬日滴水成冰。实验堆厂房先后完成12次结构混凝土浇筑，团队骨干卞晓铠、王锦媛、严婷分别累计驻场501天、408天和227天，3朵“铿锵玫瑰”和团队一起完成了实验堆厂房、放射性废物中心、实物保护系统和科研配套用房、道路、供电、供热等基础设施建设。
面对艰苦的环境，团队成员、熔盐化学工程技术部副主任汤睿说：“忙的时候根本无暇感受‘孤独’，也没空去想苦不苦。疫情期间不能干活的时候，反倒觉得很辛苦。”
在汤睿看来，钍基熔盐堆是全新事物，关键技术无法引进，而且熔盐堆研究的技术成熟度远没达到能吸引资本的程度，所以必然要坐“冷板凳”。
2023年9月，第一次临界外推加料。当天凌晨两点，堆物理、熔盐装卸、运行……几个专业团队的技术人员仍在讨论加料方案，优化加料指令。
“这绝对没有回头路可走。”朱贵凤说，“液态燃料加多了有超临界风险，但又没法稀释回来。所以加多少、怎么加、多加一罐有没有风险、会出现哪些可能性，都必须充分论证。”
前期准备历经重重磨砺，加料临界试验方案亦经多轮反复打磨优化，最终试验取得了理想的效果：临界燃料浓度试验值与设计值偏差仅1%，远优于10%的既定验收指标。
2024年6月17日，实验堆首次满功率运行。这一天，恰是我国第一枚氢弹爆炸成功57周年纪念日。这份重大突破，也成为新时代科学家对“两弹一星”精神最好的致敬。
“原子核所的人总说自己比较傻，就是那种一心一意做事、撞了南墙也不回头的傻。”李晴暖笑着说，“从‘两弹一星’时期开始，我们就传承了‘奋发自强、求实创新、文明团结’的十二字精神。”
钍基熔盐实验堆堆芯结构安装。
0 4 巧干：矩阵管理，取长补短
依托上海光源项目的实践积累，上海应物所摸索出一套“大兵团”作战的组织策略——矩阵管理。
在钍基熔盐堆项目中，团队从学科发展维度划分八大学科方向，又从工程角度设立十几个技术部。遇到问题，大家一起讨论、制定方案，最后由技术总体组拍板定案。
“一个技术部对应多个学科方向，遇到问题，多学科技术人员一起讨论、制定方案，取长补短，这非常有利于团队协作。”金江说，“没有人会因为不在某个技术部而袖手旁观，反而形成‘把便利留给别人，把困难留给自己’的作风。”
施工期间，无损检测人员与安装工人交叉作业。为保障工期进度和质量，无损检测团队选择在夜间作业，把光线好的白天施工时间留给焊工。这保证了施工过程1万多条焊缝、1000多份检测记录及报告的顺利完成，第三方复检合格率实现100%。
装载钍燃料时，七八个专业团队现场协作。无论出现哪方面问题，相关专业团队都会第一时间解决问题，其他团队则随时“打后援”。
“从未有人说‘这不是我的活儿，我就没事了’。”团队成员、反应堆物理二部王善武说，“这是一支务实、朴素的队伍，一群不跟风的长期主义者。”
钍基熔盐堆项目历时15年攻坚，一路走来的艰难困苦多得难以想象。但团队骨干非常稳定，几乎没有流失，他们身上充分体现了不畏艰苦、坚韧不拔、团结奋斗的精神和作风。
“在钍基熔盐堆研究领域，我们已经率先闯入‘无人区’。”李晴暖说，“现在，我们正创新钍基熔盐堆研发机制，实践科技创新和产业创新深度融合，与国家电力投资集团有限公司等开展长周期建制化合作，共同打造钍基熔盐堆产业链和供应链。团队将以2035年建成百兆瓦级钍基熔盐堆示范工程、实现示范应用为目标，加速钍基熔盐堆研发，为国家提供安全可靠的钍基能源发电新途径和新选择。”
