详情

永远以来，一提到“核能”，东说念主们起头顾虑的即是安全问题。在这种配景下，具备实质安全、高效低碳、核废物减量等凸起上风的第四代核能响应堆，成为公共动力转型进度中，破解传统核电安全痛点、拓宽核能应用空间的迤逦冲突口。我国“十五五”计较也明确提议，要适应鼓舞四代堆工夫研发与应用示范。

那么，到底什么是“四代堆”？它们又是怎样让核能更安全、更环保的？带着这些问题，科普中国谋划了中国原子能科学谋划院的关系科研东说念主员。

什么是“第四代核能响应堆”

“第四代响应堆”最早由好意思国动力部在 20 世纪 90 年代末提议。2001 年，好意思国招引阿根廷、法国、日本等 9 个国度成立“第四代核能系统海外论坛”（简称 GIF），并于 2002 年厚爱采选六大优先研发堆型。

“第四代响应堆”由 GIF 计较，指面向 2030 年后商用的新一代核电工夫。四代堆是“立异性”的工夫路子，即从物理旨趣、冷却剂类型到燃料轮回步地王人将发生根人性变化。摧折来说，它是核能工夫的“升级版”，比之前的核能工夫更安全、更省钱、更环保，况兼防核扩散。

我国于 2006 年厚爱加入 GIF 组织，深度参与第四代核能响应堆的海外研发与工夫合营。

“第四代响应堆”的六大优先研发堆型包括：

1 超高温气冷堆

“超高温”是指响应堆堆芯秉承石墨、陶瓷等耐高温材料，使得堆芯温度不错达到近 1000 摄氏度。“气冷”则是指不同于传统核电站的“水冷”步地，响应堆秉承惰性气体氦气进行堆芯冷却和传热。

图片来源：央视新闻

2 超临界水冷堆

“超临界”是指响应堆开动在水的热力学临界点（374℃、22.1 兆帕）以上，水在此气象下成为兼具气液特色的单相流体，无欢快相变。“水冷”则是指响应堆以超临界气象的轻水同期算作冷却剂与慢化剂，不息传统核电站的水冷工夫路子，但参数与性能权贵提高。

3 熔盐堆

是指秉承熔融态氟化盐羼杂物算作核燃料载体与冷却剂的响应堆。有别于传统核电固态燃料+水冷/气冷的模式，熔盐堆的堆芯无需固态燃料结构，依靠流动的高温熔盐承载核裂变响应，具有常压开动、高温输出的优点。

4 钠冷快堆

响应堆秉承液态金属钠算作堆芯冷却剂，替代传统核电站的水冷、气冷步地，导热才能强、责任温度高。“快堆”则是指响应堆不设置慢化剂，依靠高能中子径直守护链式裂变响应，无需延缓中子，快堆亦然翌日核能发展的紧要主张。

5 铅冷快堆

相似是“快堆”类型，但堆芯冷却剂秉承的是液态铅或铅铋合金。

6 气冷快堆

亦然“快堆”类型，永诀于水冷、铅冷等冷却步地，响应堆秉承氦气等惰性气体算作堆芯冷却剂。

图片来源：开源证券谋划所

“核能四代堆”是怎样让核能更安全、更环保的？

第四代核能系统海外论坛对“第四代响应堆”设定的中枢机算是：

安全性：固有安全，顶点事故无需场外救急，堆芯熔毁概率极低。

经济性：发电资本更低，效劳更高（40%~50%，高于三代约 33%）。

可抓续性：铀应用率大幅提高，核废物减量 90% 以上，支撑闭式燃料轮回。

防扩散：燃料与堆型遐想数落核材料扩散风险。

这些盘算推算是怎样通过工夫遐想具体完了的呢？

先说“安全”，四代堆最凸起上风之一即是“固有安全”。所谓“固有安全”，粗鄙来讲即是，即使在严重事故情况下，不需秉承任何东说念主为和专设安全系统的搅扰，响应堆仍能保抓安全气象。因此，四代堆无需场外秉承大范围东说念主员撤回等伏击行动，可从根底上阻绝大范围的辐射性物资环境开释。

以钠冷快堆、铅冷快堆为例，它们用熔融的金属代替水算作冷却剂。金属熔融物具有更高的传热效劳，且在常压下就能责任，不像水冷堆需要承受弘大压力。同期，快堆配备了“非能动安全系统”，在停机事故发生后，堆芯余热不错依靠冷却剂的当然轮回被排出，大大提高了核电站的安全性。

再说“环保与可抓续性”，四代堆大要通过高效应用自然铀资源、大幅减少辐射性废物、提供永远清洁动力，完了核能的可抓续发展。

具体来说，传统核电站关于自然铀资源的应用效劳并不高，它应用铀-235 的裂变来产生能量，但铀-235 在自然铀中的占比仅有 0.714% ，就像是吃一个皮厚肉少的文旦，费辛苦气也只吃到一小口，更多的部分被丢弃了。而四代堆能把这些“本来要被丢弃的果皮、果核”王人应用起来，铀资源应用率从 1% 傍边提高到 60%~70%，本来只可用几十年的铀矿，能用上千年。

不仅如斯，四代堆还能完了核废物大幅减量且愈加安全。平素核电站会束缚产生需要深埋地底存放几万、几十万年的长命命核废物，四代堆则能把这类高危害、长命命的核废物当燃料“烧掉”或者“改变”，使得剩下的废物辐射寿命大幅裁减，也更容易贬责。以快堆为例，一座快堆不错支撑 5~6 座同功率压水堆的次量锕系核素（MA）嬗变，使辐射性废物对环境的辐射影响时候裁减 100 倍，废物量也同期大大减少。

图片来源：开源证券谋划所

除了发电，四代堆的高温特色，让它不错“一专多能”，举例核能制氢、工业用热、海水淡化、城市供暖等。

2024 年获批的江苏徐圩核电技俩即是个典型例子。这是公共首个核能与石化产业大范围耦合的创新技俩。核电厂不仅不错发电，还不错为连云港的石化基地供应工业蒸汽，每年将供气 3250 万吨、减少二氧化碳排放 1960 万吨，有用缓解高耗能产业减排脱碳压力。

我国“核能四代堆”的研发获得了哪些表现？

核电站设置频繁顺从“本质堆→原型堆→示范堆→商用堆”的旅途，杰出于从本质室考据到大范围贸易化应用这么一个“打怪升级”进程。当今俄罗斯、好意思国、法国、日本等国度王人开展了四代堆的工夫攻关，部分堆型建成了贸易化开动的电厂。中国在钠冷快堆、高温气冷堆和钍基熔盐堆等方面具备工程化与贸易化才能，获得多项设置后果。

1 钠冷快堆——中国原子能科学谋划院

钠冷快堆是当今开动陶冶最丰富的先进核能系统，亦然我国正在要点发展的堆型之一。2010 年，中国原子能科学谋划院建成了本质快堆。2024 年，一体化闭式轮回快堆创新招引体成立。在 2035 年傍边将完了一体化快堆工程示范，具备贸易化应用要求。

2 高温气冷堆——石岛湾高温气冷堆

2003 年清华大学建成本质堆。2023 年，山东石岛湾 20 万千瓦级贸易示范电站厚爱投运，这是公共首座进入贸易开动的第四代核电站，象征着中国在第四代核能工夫研发和应用边界达到寰宇跨越水平。

3 钍基熔盐堆——中国科学院上海应用物理谋划所

2025 年，中科院上海应用物理谋划所牵头建成的 2 兆瓦（热功率）液态燃料钍基熔盐本质堆，初次完了堆内钍‑铀核燃料鼎新，象征我国成为当今海外上独一开动并完了钍燃料入堆的熔盐堆的国度。

2兆瓦液态燃料钍基熔盐本质堆厂房。图片来源：新华社

总的来说，在公共动力转型和“双碳”大趋势下，清洁、高效、安全的新动力是破解动力危急、搪塞环境挑战的中枢主张，而核电算作幽静可靠的低碳动力，在公共动力结构中占据着弗成替代的地位。近两年，AI 算力竞赛更是带来了前所未有的电力需求，公共范围内，其他国度也王人在重启或扩建核电技俩。

图库版权图片，转载使用可能激勉版权纠纷

第四代核电工夫的冲突与落地，不仅丰富了我国新式动力体系的供给神态，更弥补了风电、光伏等新动力间歇性、波动性的短板，完了“清洁发电+多元应用”的协同发展，能更好地助力我国构建清洁低碳、安全高效的动力体系新结构。

筹备制作

解读群众丨苏豪展 中国原子能科学谋划院 助理谋划员

审核丨刘丛林 中国核工业集团有限公司首席科学家世界杯体育