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的戈壁上，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”。

“一眼望过去别说人了，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，这支队伍用“敢干、实干、苦干、巧干”展示了新时代科学家的精神风貌，他们以特有的“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，跨入全球钍基熔盐堆科研“无人区”，开启了我国核能创新发展新路径。

武威园区航拍（本文图片均由上海应物所提供）

敢干：“只要国家需要，我们义不容辞”

我国核电铀燃料对外依存度高，而钍资源丰富，目前探明钍储量居世界第二位。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（简称原子核所，上海应物所曾用名）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的压力，“七二八工程”初选以钍为燃料的2.5万千瓦熔盐堆方案。原子核所主持建成零功率熔盐堆并达到临界状态。此后，由于科技、工业和经济水平等条件限制，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》，“确定由我们承担任务时，压力确实非常大。”

20世纪五六十年代，美国橡树岭国家实验室进行过熔盐堆研究，后因种种原因停滞，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，它是国际公认为最适合钍资源利用的堆型。当然，熔盐堆实现钍铀燃料循环需要两条腿支撑，一是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，没真正从工程上去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，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。

“这些都是开创性的工作，技术难度远超想象。”龚昱说。

面对挑战，上海应物所前所长徐洪杰说出那句掷地有声的誓言：只要国家需要，我们就应义不容辞。

实干：“同志们跟我上……”

专项启动伊始，上海应物所没有钍基熔盐堆研究的专业队伍。徐洪杰带领全所科研人员依照“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，主张团队成员以“80后”为主。”于是，一批30来岁的年轻人就被“委以重任”，开始了长达十余年的技术攻关。

“那时候年轻，虽然领导信任，但压力确实很大，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展开实验，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、高丰度锂等关键技术。这些突破引起国际核能界关注，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，基础研究阶段几乎天天加班选型（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”（燃料）。2021年春节前夕，装置调试关键时刻，“战则勇，休则泄”，燃料盐团队主动请缨，写下《请战书》要求坚守基地，用“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，都会有位所领导在武威园区陪大家过年，这个传统延续至今。

2023年6月，实验堆获得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，团队坚持领导和辐射防护团队“挡”在最前。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。

装载核燃料期间，整整3个月，所长戴志敏驻守安装一线，和大家同吃同住，共同分析问题、解决困难。

钍基熔盐堆团队流传一段美谈：国民党打仗，带兵的会说“兄弟们给我上”，但钍基熔盐堆团队的带头人都会说：“同志们跟我上。”

“一字之差，天壤之别。”李晴暖说，“领导或负责人冲锋在前，大家心才齐，才能一起攻坚克难。”

钍基熔盐实验堆堆本体吊装

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，夏季无所荫蔽、烈日暴晒，冬日朔风呼啸、滴水成冰。实验堆厂房完成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，三位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。

团队成员、熔盐化学工程技术部副主任汤睿面对艰苦的环境说：“忙的时候根本没时间感受‘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。”

汤睿认为，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2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。”团队成员、反应堆物理一部朱贵凤说，“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，最终试验非常理想：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

实验堆首次实现满功率合影

巧干：凝心聚力挺进“无人区”

从上海光源开始，上海应物所摸索出一条“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8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，“没有人会因为自己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。为保障工期进度和工程质量，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10000多条焊缝，1000多份检测记录及报告，100%的第三方再次检测合格率。

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，相关的专业团队会第一时间站出来解决问题，其他团队会随时“打后援”。

“没有人说这不是我的活我就没事了。”团队成员、反应堆物理二部王善武说，“这真是一支务实、朴素的队伍，一群不跟风的长期主义者。”

钍基熔盐堆项目进行了15年，中间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。

这支750多人的超级团队能凝聚在一起，一方面出于事业心，另一方面源于自信。科研人员想干点事儿，钍基熔盐堆恰好将国家需求和个人发展高度融合，是一项可长期托付的事业。而自信源于两个方面，从科学上说，大家坚信钍基熔盐堆原理没问题，只是暂时还未掌握相关技术；从国家支持和研究所实力看，20世纪70年代，所里已经完成小型反应堆，现在高端制备、先进材料领域有了天翻地覆的变化，在国家大力支持下，钍基熔盐堆一定能做成。

“在钍基熔盐堆研究领域，我们已经走到‘无人区’了。”李晴暖说，“现在我们正创新钍基熔盐堆研发机制，实践科技创新与产业创新深度融合，与国家电力集团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，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。”