恒久以来，一提到“核能”，东谈主们开首费心的便是安全问题。在这种配景下，具备本体安全、高效低碳、核废物减量等杰出上风的第四代核能反馈堆，成为公共动力转型程度中，破解传统核电安全痛点、拓宽核能应用空间的关键冲突口。我国“十五五”计算也明确提议，要安妥鼓动四代堆本领研发与应用示范。

那么，到底什么是“四代堆”？它们又是怎么让核能更安全、更环保的？带着这些问题，科普中国推测了中国原子能科学推测院的干系科研东谈主员。

什么是“第四代核能反馈堆”

“第四代反馈堆”最早由好意思国动力部在 20 世纪 90 年代末提议。2001 年，好意思国聚拢阿根廷、法国、日本等 9 个国度竖立“第四代核能系统国外论坛”（简称 GIF），并于 2002 年认真采取六大优先研发堆型。

“第四代反馈堆”由 GIF 计算，指面向 2030 年后商用的新一代核电本领。四代堆是“改进性”的本瓦解线，即从物理旨趣、冷却剂类型到燃料轮回方式皆将发生根人道变化。节略来说，它是核能本领的“升级版”，比之前的核能本领更安全、更省钱、更环保，况兼防核扩散。

我国于 2006 年认真加入 GIF 组织，深度参与第四代核能反馈堆的国外研发与本领相助。

“第四代反馈堆”的六大优先研发堆型包括：

1 超高温气冷堆

“超高温”是指反馈堆堆芯收受石墨、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”方式，反馈堆收受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”是指反馈堆入手在水的热力学临界点（374℃、22.1 兆帕）以上，水在此景况下成为兼具气液特色的单相流体，无欢畅相变。“水冷”则是指反馈堆以超临界景况的轻水同期行为冷却剂与慢化剂，不竭传统核电站的水冷本瓦解线，但参数与性能显赫普及。

3 熔盐堆

是指收受熔融态氟化盐搀和物行为核燃料载体与冷却剂的反馈堆。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反馈，具有常压入手、高温输出的优点。

4 钠冷快堆

反馈堆收受液态金属钠行为堆芯冷却剂，替代传统核电站的水冷、气冷方式，导热才智强、责任温度高。“快堆”则是指反馈堆不竖立慢化剂，依靠高能中子径直保管链式裂变反馈，无需延缓中子，快堆亦然将来核能发展的要紧场地。

5 铅冷快堆

相同是“快堆”类型，但堆芯冷却剂收受的是液态铅或铅铋合金。

6 气冷快堆

亦然“快堆”类型，分别于水冷、铅冷等冷却方式，反馈堆收受氦气等惰性气体行为堆芯冷却剂。

图片来源：开源证券推测所

“核能四代堆”是怎么让核能更安全、更环保的？

第四代核能系统国外论坛对“第四代反馈堆”设定的中枢策动是：

安全性：固有安全，极点事故无需场外济急，堆芯熔毁概率极低。

经济性：发电资本更低，遵循更高（40%~50%，高于三代约 33%）。

可执续性：铀应用率大幅普及，核废物减量 90% 以上，维持闭式燃料轮回。

防扩散：燃料与堆型想象谴责核材料扩散风险。

这些策动是怎么通过本领想象具体竣事的呢？

先说“安全”，四代堆最杰出上风之一便是“固有安全”。所谓“固有安全”，庸碌来讲便是，即使在严重事故情况下，不需遴荐任何东谈主为和专设安全系统的箝制，反馈堆仍能保执安全景况。因此，四代堆无需场外遴荐大限制东谈主员猬缩等迫切方法，可从压根上根绝大限制的辐照性物资环境开释。

以钠冷快堆、铅冷快堆为例，它们用熔融的金属代替水行为冷却剂。金属熔融物具有更高的传热遵循，且在常压下就能责任，不像水冷堆需要承受雄壮压力。同期，快堆配备了“非能动安全系统”，在停机事故发生后，博亚体育app官网入口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“环保与可执续性”，四代堆好像通过高效应用自然铀资源、大幅减少辐照性废物、提供恒久清洁动力，竣事核能的可执续发展。

具体来说，传统核电站关于自然铀资源的应用遵循并不高，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，勤劳求气也只吃到一小口，更多的部分被丢弃了。而四代堆能把这些“蓝本要被丢弃的果皮、果核”皆应用起来，铀资源应用率从 1% 支配提高到 60%~70%，蓝本只可用几十年的铀矿，能用上千年。

不仅如斯，四代堆还能竣事核废物大幅减量且愈加安全。平日核电站会约束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“回荡”，使得剩下的废物辐射寿命大幅缩小，也更容易料理。以快堆为例，一座快堆不错维持 5~6 座同功率压水堆的次量锕系核素（MA）嬗变，使辐照性废物对环境的辐射影响时辰缩小 100 倍，废物量也同期大大减少。

图片来源：开源证券推测所

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模式便是个典型例子。这是公共首个核能与石化产业大限制耦合的创新模式。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”的研发得到了哪些施展？

核电站开荒常常撤职“现实堆→原型堆→示范堆→商用堆”的旅途，极度于从现实室考据到大限制生意化应用这么一个“打怪升级”经过。现在俄罗斯、好意思国、法国、日本等国度皆开展了四代堆的本领攻关，部分堆型建成了生意化入手的电厂。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生意化才智，得到多项开荒遵循。

1 钠冷快堆——中国原子能科学推测院

钠冷快堆是现在入手警戒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，中国原子能科学推测院建成了现实快堆。2024 年，一体化闭式轮回快堆创新聚拢体竖立。在 2035 年支配将竣事一体化快堆工程示范，具备生意化应用条目。

2 高温气冷堆——石岛湾高温气冷堆

2003 年清华大学建成现实堆。2023 年，山东石岛湾 20 万千瓦级生意示范电站认真投运，这是公共首座干涉生意入手的第四代核电站，符号着中国在第四代核能本领研发和应用畛域达到天下杰出水平。

3 钍基熔盐堆——中国科学院上海应用物理推测所

2025 年，中科院上海应用物理推测所牵头建成的 2 兆瓦（热功率）液态燃料钍基熔盐现实堆，初度竣事堆内钍‑铀核燃料鬈曲，符号我国成为现在国外上惟一入手并竣事钍燃料入堆的熔盐堆的国度。

2兆瓦液态燃料钍基熔盐现实堆厂房。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境、应答环境挑战的中枢场地，而核电行为褂讪可靠的低碳动力，在公共动力结构中占据着不行替代的地位。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，其他国度也皆在重启或扩建核电模式。

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第四代核电本领的冲突与落地，不仅丰富了我国新式动力体系的供给面孔，更弥补了风电、光伏等新动力间歇性、波动性的短板，竣事“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。

策动制作

解读大师丨苏豪展 中国原子能科学推测院 助理推测员

审核丨刘丛林 中国核工业集团有限公司首席科学家博亚体育app官网入口