2021年八月份，中国对全世界宣布，首座实验性质的钍基反应堆在中国的北方沙漠中建成。

这一句话中包含着很多的信息，抓关键词首座、钍基反应堆、沙漠。

首座就不用说了，这意味着中国在该领域中的突破，而且其他国家还没有这技术，就算是有还待在实验室中，无法推广实践。

钍基反应堆，以前的反应堆可都是铀，现在变钍了，大变化。

沙漠，这绝对是最关键的，因为课本中的知识告诉人们，核反应堆是建在水边的。

这水边，不是大海，好歹也得是个湖，而且还得是一座大湖才行。

什么时候，核反应堆不需要水了？

这就是第四代核反应——钍基反应堆的特点，水不需要的，如果需要也是工作人员使用的生活用水。

关键这个反应堆的安全系数极高。

三代以前包括三代的核反应堆，最让人害怕的是核泄漏，而钍基反应堆根本就不用担心这个，在它的身上根本就不可能出现这种安全隐患。

所以钍基反应堆，是目前为止最为理想的核反应堆了。

那么今天就来说说第四代核反应堆。

超高温气冷堆是目前世界各国，主要开发的核能发电技术，由低温气冷堆发展出来的。

而低温气冷堆是核反应堆中最早的堆型，前后经历了早期气冷堆、改进型气冷堆，现在发展到了第四代高温气冷堆，还有一种变形模块化高温气冷堆。

所以高温气冷堆算是一脉相承传下来，技术迭代，相对来说技术比较成熟。

这也是为什么各国将高温气冷堆作为主要发展方向的原因。

那么这种堆型的特点是什么？

从名字上分析，就有两个特点，其一高温、其二气冷。

所谓高温，是因为在该反应堆中使用石墨等一些高温材料，作为减速剂，所以可以让堆芯出口的温度，达到前三代堆芯达不到的温度。

那么温度高了，产生的热量也就高了，得到的能量多了，发出的电跟着就增加了。

所以同样的核燃料在高温气冷堆上，可以得到更多的电量，充分发挥燃料的能量。

然后是气冷，显而易见整个堆芯的冷却不是传统的水冷方式，而是通过气体加以冷却。

一般情况下高温气冷堆使用氦气进行冷却和热传导，而氦气因为是惰性气体，所以在工作的过程中不会和其他物质发生反应，从而增强了安全性。

那么中国在这方面的研究如何呢？

进展很好，在2023年的十二月六号的时候，中国在山东荣成建立了世界首座该反应堆，而且已经投入到了商业化的运作。

这个反应堆仅仅调试就用了三个月的时间，期间完成了七百多项的调试试验。

所以在该领域中，中国的技术是处于领先水平的。

而且还通过两层强化，将高温气冷堆建成在任何事故、自然灾害之下，不依靠人力干预，不依靠外部动力干预，反应堆可以利用自然规律进行冷却，不用担心堆芯熔化。

怎么做到的呢？两个原因。

其一、堆芯中的燃料被分割成了一万两千个拳头大小的燃料颗粒，而每一个颗粒又使用四层陶瓷进行包裹。

这还不算，这一万两千个燃料颗粒还被包裹在了一层厚实的石墨之中。

这样做的结果就是，可以有效防止放射性物质的外泄。

最关键的是，每一个燃料颗粒都可以进行核裂变反应，释放能量。

过去柱状的燃料棒使用一次就必须废弃了，这种颗粒状可以进行多次反应。

这就像烧煤一样，过去的反应堆燃烧不完全，而高温气冷堆可以做到充分燃烧，提取全部的能量。

其二、这个高温气冷堆使用了模块化设计，整体由两座模块化反应堆组合起来。

而每一个反应堆还都可以作为一个小反应堆进行对立运行，所以可以做到随时随地的连续装卸核燃料。

通过这两种方法，将大型反应堆分解成为若干小模块，每一个小模块都可以看成独立的小型反应堆。

小模块意味着每一个模块下的每一个燃料颗粒的功率更小，所以就算是停止工作，发出的热量也小。

那么仅仅通过热传导的方式就可以将出现问题的模块解决，从而减少高温融毁的事故发生。

这是第四代核反应中唯一一款水冷堆。

这一款最大的特点是，通过超临界水来冷却堆芯。

需要说明的是超临界水和普通的水不一样，它指的是当气压和温度达到一定值的时候，水的液体状态和气体状态没有区别，甚至交融到一起的现象。

那么怎么就同时产生了水的液体和气体呢？高温下水膨胀，高压下水被压缩。

一团水一部分膨胀，一部分压缩，密度就会出现正好相同，于是交融，不分彼此，气体和液体的特性混淆了。

超临界水冷堆，冷却剂的出口温度可以达到五百度，这个温度在反应堆中已经算是高的了，所以可以提高热电的转化，更好的利用铀燃料。

关于这项技术早在二十一世纪初就开始了，比如美国、日本、加拿大、德国、法国、俄罗斯、韩国都相继开始。

中国算是比较晚的，在2003年才开始启动研发，如今这一块的研究也有很大的突破。

这种核反应堆也叫快堆，指的是由快中子引起链式裂变反应，从而释放出热能。

这种反应堆最大的优势是增殖。

增殖的字面意思增加繁殖，放在快堆中的意思就是提高核燃料的利用率。

简单说，在天然的铀矿中，铀235只有0.714％。

那么在一般的热中子反应中对于铀资源的利用率只有1％到2％。

这样产生的核废料不仅污染严重，也在严重浪费核燃料。

而快堆可以做到将丰都为99.2％铀238转化成钚239，这就让核燃料不断的增殖，从而将铀资源的利用率最少提高60％。

这个过程是如何发生的，先明确一点快堆中能够转化出热能的核材料是钚239。

那么在钚239进行裂变的时候，就会释放出快中子，而快中子被外围的铀238吸收，铀238就会转变成钚239。

这样就会形成一个闭环，钚239裂变放出热量被利用，而它裂变之后产生的中子又将铀238不断的变成钚239，关键再生的速度高于消耗的速度。

在这种循环中铀238就会不断的被消耗，从而达到深度利用。

根据推算，目前世界上的铀资源如果按照老型号的反应堆消耗，全球的铀资源只能让人类使用几十年。

但换成快堆的话，可以延续千年之久的使用时间。

目前快堆又细化出三种类型的堆芯。

气冷快堆、钠冷快堆、铅冷快堆。

气冷快堆了解了前文知识，也能推断出来，这种快堆使用的冷却剂是氦气。

而钠冷快堆，理所当然使用的是钠作为冷却剂。

那么为什么要使用钠作为冷却剂呢？

用液体或者气体作为冷却剂可以理解，利用固体很多人难以理解，尤其是使用钠这种金属。

其实钠有着很高的高导热系数，让它具备比水还要高一百三十倍的热传导能力。

再有钠具备低中子吸收率。

这两个特点，就可以让反应堆的堆芯熔化降一个大台阶。

关键钠还不会腐蚀钢材料，还可以和核燃料进行兼容。

不过钠有一个缺点，会和空气会发生自然，甚至和水反应能爆炸，所以这种反应堆的关键是密封。

中国是第八个掌握该项技术的国家，已经在2000年的五月份开工建设此类反应堆，于2011并网发电。

铅冷快堆

它和钠冷快堆有相似之处，利用铅作为冷却剂。

同样利用了铅的热传导能力，不同的是铅的密度高，可以作为屏蔽伽玛辐射的材料，同时对中子来说是透明的。

而且铅和钠比较起来属于惰性金属，不和空气、水发生反应。

在2016年，中国的麒麟一号就是铅冷快堆。

这种反应堆以高温液体熔盐作为冷却剂，目前也已经发展了几十年了，其中最出色的就是钍基熔盐堆。

钍基熔盐堆也是很多国家着重研究的方向，但在这个方向上，中国走在了世界前列。

前文提到中国在甘肃武威已经投入运行了，其他国家还没有走到这一步。

那么钍作为核燃料有什么优势呢？

其一是在地球上钍的储量是铀的三到四倍，尤其是在中国钍和铀的储量之比是6:1。

所以钍基反应堆对于中国来说，是非常诱人的，能够摆脱对铀的依赖，避免被卡脖子。

其二，钍作为燃料要比铀更加的高效。

比如中国在武威建成的这座钍基反应堆，功率不高只有两兆瓦，但可以为一千家庭提供电能的需求。

其三、就是前文中提到的安全。

钍基反应堆中使用的是熔盐，不是水，所以它可以在沙漠这种缺水的地方进行工作。

其四、钍基反应堆产生的核废料，要比传统的反应堆少之又少，安全性能再进一步。

其五、钍基反应堆可以实现小型化。

小到可以放在房间里，安装在汽车上。

这就了不得了，因为钍基反应堆的安全性，所以小型化之后，推广民用就很有意义了。

最后再说一条消息，中国将在2030年之前，再建造一座钍基反应堆，这座反应堆可以为十万居民提供用电量。