中国率先实现第四代核电站高温气冷堆的商业应用，这是里程碑意义的成果。意味着中国核电从跟跑变成了领跑，引领世界核电新潮流。这个高温气冷堆到底牛在哪里呢？为啥说它固有安全呢？我是东城观星，再跟大家聊聊核电的话题。

以前，中国的核电站都是跟着别人的脚步前进，就连第三代核电站技术也是在引进国外技术的基础上研发出来的。但是这次的第四代核电站，中国却是早早就投入研发，并在世界范围内率先实现了真正意义上的商用，可以说是走到了世界最前沿。

当然，提到核电站，大家还是会想到核辐射，就像原子弹一样不安全。尤其是日本福岛核电站发生事故以后，人们更是谈核色变。一般人认为，只有核聚变发电站才是固有安全的核电站，全世界很多国家都在加紧研发，一旦问世，不但能长期缓解能源紧张局势，而且使用安全价格便宜。其实，只要用心研发，核裂变的发电站也可以实现固有安全。

中国在山东石岛投入使用的高温气冷堆核电站就是固有安全的核电站。所谓的核电站固有安全，也就是从原理上确保安全，哪怕遇到很严重的事故，也不会发生危害环境的核泄漏。中国研发高温气冷堆的团队，曾经向世界60位权威科学家展示了，哪怕抽出核反应控制棒，冷却装置失效的情况下，核反应堆仍然能平安度过危机。而类似这样的状态，曾经导致苏联的切尔诺贝利核电站发生严重事故。这样的状态，哪怕是世界上最安全的第三代核电站，也无法做到安全。但中国的第四代核电站技术做到了，这样你就能理解为啥说中国第四代核电站是固有安全的了。

那这种固有安全是怎么实现的呢？关键还是要靠丰富的核安全知识，精准的理论计算，和先进的核反应控制技术。过去造核电站，因为经验不足，能保证正常运行发电就可以了，并不会过多考虑极端的危机事件。中国的第四代核电技术，从一开始就考虑最极端的情况，要求做到哪怕在最极端的情况下，核电站也是安全的。

就拿核燃料包装来说，使用了耐高温的碳化硅陶瓷材料，能够耐受2100℃以上的高温，即使达到2100℃，也只有百万分之一的燃料球会发生泄露。要知道每一个燃料球，只有不到1毫米的大小，即使发生泄露，产生的污染物也是微乎其微的，更何况燃料球外面还有四五道防护措施，泄露出来的放射性物质跑到环境中的机会非常渺茫。当然，这并不是最关键的。最关键的是，核反应堆在工作的时候，包括极端情况下，能达到的最高温度也只有1620℃，正常工作时冷却气体的温度只有750℃左右。显然从原理上，就不可能把燃料外壳给烧毁。这是保障安全的最大底气。

当然，并不是只有这一个安全手段。为了避免类似福岛核电站发生的那种核事故，第四代核电站要求哪怕在没有冷却剂带走热量的情况下，核反应堆的温度也可以通过自然散热来维持。核电站之所以恐怖，关键是在失去控制的情况下，核反应能继续发生，热量越攒越多，温度越来越高，最后会把核燃料外壳给熔化，从而造成放射性物质泄露出来。

中国的高温气冷堆在设计的时候，就充分考虑了这样的问题，精准计算核反应堆蓄热的问题，把核反应堆的大小和形状控制在最佳范围，既能高效发电，又能确保安全。能让失控的核反应堆热量可以通过自然散热的形式散发出去，不会造成反应堆温度过高。所谓的自然散热，就是核电站的外壳，不用通电，就可以把反应堆释放的热量给传导到环境中。

这还不算完，中国的第四代核电站，核燃料元件是球形的而不是棒状的。这种球形核燃料是流动使用的，也就是一边消耗一边添加，根本不用像传统核电站那样换一次燃料停一次核反应堆。这种流动使用的核燃料，本身并不需要太高的燃料密度，反正是一边用一边添加，添加过程不影响核电站正常工作。这里就有一个很大的好处，那就是一旦发生核事故，就会停止燃料添加，而已经添加的核燃料继续燃烧的时间不会太长。那也就降低了出现极端情况的风险。

此外，核燃料燃烧采用了温度控制反应的原理，温度太高的时候，核反应速度就会下降，从而减少更多热量的产生，这也从原理上做到了哪怕反应失控，也能降低安全风险。

还有一点，那就是高温气冷堆采用氦气来做冷却气体，哪怕温度失控，也不会产生爆炸。传统核电站使用水来当冷却剂，一旦反应堆失控，温度升高，水承受高温会发生分解，产生氢气和氧气，在高温下容易发生爆炸，造成严重后果。氦气就不会发生类似的情况，而且氦气也没有腐蚀性和放射性，哪怕遭遇反应堆的辐射也不会产生放射性物质，非常安全。

总之，中国研发的第四代高温气冷堆核电站，从设计原理上就保障了安全性，再加上大量先进技术的加持，和多重附加保护措施的存在，能够做到比火力发电站还要安全。

要说中国的第四代核电站有多牛？可不仅仅只是安全性更高了。还有很多值得说一说的优势。首先，最大的优势，那就是发电成本将会越来越低。天然的铀矿石中，铀235含量只有0.71%，剩下的99.3%都是铀238，而铀238不是核燃料，传统核电站只能烧铀235。这就意味着，好容易开采的铀矿石，99%以上是不能用的。

但是第四代核电站是快中子反应堆，也叫增殖反应堆。铀235既是核燃料也是打火石，它可以释放快中子，快中子把铀238给转换成一种核燃料钚239，钚239可以像铀235一样发生核裂变，当然也能用来发电。理论上，高温气冷堆，只需要把铀235浓缩到4-5%，就可以把铀238也当成核燃料来用了，这样就大大提高了燃料的利用率，从而大幅度降低核燃料的成本。

还有一种燃料，那就是使用高浓缩的铀235做打火石再和钍232混合，也可以实现燃料的增殖，铀235核反应可以把钍232变成核燃料，这一点咱们在钍基熔盐堆那个内容中介绍过。要知道钍元素的地壳储量比铀还要高很多，大概是铀储量的将近四倍。而且，中国缺少铀矿，却有很多的钍矿，储量在世界前列。通过高效利用钍矿，中国核电的发电成本将会大幅度降低，未来核电的发电成本肯定会比火力发电还要低。相对于只能使用稀有而且价格高昂核燃料的第三代核电站来说，第四代核电站将带来一场能源的革命。

此外，高温气冷堆，不用再沿着海边建设了，完全可以建设到内陆地区，因为这种核电站安全，而且不用水来进行冷却，完全可以在缺水的地区来建设。城市里、沙漠里都可以建设高温气冷堆。更何况，高温气冷堆并不仅仅可以用来发电，还可以用来供暖，北方城市将来如果用这种反应堆取暖的话，就可以降低取暖成本，降低对天然气的依赖，更可以降低环境压力。一些化工企业，也可以用小型的高温气冷堆来供热，用这种热来给反应装置加热，甚至可以用核反应热来生产氢气等等。

总之，中国在第四代核反应堆上给全世界做了示范。引领全世界走向一条新的核电之路。值得我们骄傲。

我是东城观星，关注我，定期给大家讲点高科技的知识。