Page 47 - 能源动力工程的发展与展望

第二章 发展清洁能源的意义

2007）。钍在稀土矿物中较为常见，但由于价值低，目前在矿山选冶过程中综合
利用率较低，每年有大量钍资源残留于矿石、尾矿和废渣中，造成环境隐患。中
国白云鄂博矿区周边土壤中 232Th 平均值 12.79mg/kg，高于世界和中国平均值

（7.5mg/kg 和 9.88mg/kg）（李若愚等，2014），在富钍花岗岩广泛发育的珠江
三角洲经济区，小飞蓬、白茅和五节芒等植株体内钍核素含量高出背景区对照值
10~35 倍（张志强等，2011），铁芒萁植株体内钍转移和富集系数均大于 1，是
钍的超富集植物（江文静等，2017）。钍资源开采总量不大，如果能有效地进行

综合利用，提高钍资源的利用率，减少不当的资源废弃和损失，则能够大幅减少
相关矿业采选对环境的扰动，降低环境危害。
2. 钍是一种比铀更为高效和清洁的核能源
钍在核反应堆发电过程中可全部被利用，利用率是天然铀的 200 多倍（徐光

宪，2005）。钍元素在增殖反应中全部转化为 235U，裂变产物在分离器分离，
铀和超铀元素被留在燃料中，最终排出的核废料理论上不再含有钍。因此，所有
钍元素完全转化为其他元素，理论上没有含钍废弃物的产生，流向环境中的钍极
少。核电应用中的钍元素将不再出现于报废回收阶段。此外，钍基核反应堆更加

清洁高效，1 吨钍所产电能相当于 250 万吨煤发电（基于程建忠等（2007）相关
数据计算），发电过程中不产生 CO2，无需水冷却，产生更少的核废料，且废料
放射性及毒性更低。以钍基熔盐堆为例，采用氟化熔盐作为核燃料载体或冷却剂，
能够常压运行（设备简单）、高温输出（适于核能综合利用）、无水冷却（可建

于水资源不足地区）和高效率利用钍基核燃料，不仅可为干旱缺水地区提供电力，
还可高温制氢以及吸收二氧化碳制甲醇等（IAEA，2006；贺国珠等，2006；冷
伏海等，2011）。因此，钍资源的合理利用可大幅降低碳排放，实现绿色产业革命，
减轻有机化石燃料的开采能耗和过度燃烧使用，有效缓解因 CO2 气体大量排放

所造成的海平面上升及气候变暖等环境问题，环境效益显著。在资源系统中，矿
石开采过程中产生的含钍尾矿、矿渣构成了该部分向环境系统最主要的钍排放，
而对尾矿、矿渣中钍的综合利用和回收也将极大影响钍资源的利用效率和环境排
放量。相比经济系统，资源系统在矿石采选过程中产生的钍向环境排放应更为主

要。特别是矿业开采加工过程，矿石中伴生的 232Th 未利用而暴露于环境中，可
通过风力作用和人为活动等因素，增高矿区周边表层土壤中的钍含量（李若愚等，
2014）。除土壤外，随着钍核素在生物链中的迁移和积累，包括动植物在内的

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