導讀：
2021年八月份，中國對全世界宣布，首座實驗性質的釷基反應爐在中國的北方沙漠中建成。
這一句話中包含著很多的資訊，抓關鍵詞 首座、釷基反應爐、沙漠 。
首座 就不用說了，這意味著中國在該領域中的突破，而且其他國家還沒有這技術，就算是有還待在實驗室中，無法推廣實踐。
釷基反應爐 ，以前的反應爐可都是鈾，現在變釷了，大變化。
沙漠 ，這絕對是最關鍵的，因為課本中的知識告訴人們，核子反應爐是建在水邊的。
這水邊，不是大海，好歹也得是個湖，而且還得是一座大湖才行。
什麽時候，核子反應爐不需要水了？
這就是第四代核反應——釷基反應爐的特點，水不需要的，如果需要也是工作人員使用的生活用水。
關鍵這個反應爐的 安全系數極高 。
三代以前包括三代的核子反應爐，最讓人害怕的是核泄漏，而釷基反應爐根本就不用擔心這個，在它的身上根本就不可能出現這種安全隱患。
所以釷基反應爐，是目前為止最為理想的核子反應爐了。
那麽今天就來說說第四代核子反應爐。
首先是超高溫氣冷堆。
超高溫氣冷堆是目前世界各國，主要開發的核能發電技術，由低溫氣冷堆發展出來的。
而 低溫氣冷堆是核子反應爐中最早的堆型 ，前後經歷了早期氣冷堆、改進型氣冷堆，現在發展到了第四代高溫氣冷堆，還有一種變形模組化高溫氣冷堆。
所以高溫氣冷堆算是一脈相承傳下來，技術叠代，相對來說技術比較成熟。
這也是為什麽各國將高溫氣冷堆作為主要發展方向的原因。
那麽這種堆型的特點是什麽？
從名字上分析，就有兩個特點， 其一高溫、其二氣冷 。
所謂高溫 ，是因為在該反應爐中使用 石墨等一些高溫材料，作為減速劑 ，所以可以讓爐心出口的溫度，達到前三代爐心達不到的溫度。
那麽溫度高了，產生的熱量也就高了，得到的能量多了，發出的電跟著就增加了。
所以同樣的核燃料在高溫氣冷堆上，可以得到更多的電量，充分發揮燃料的能量。
然後是氣冷 ，顯而易見整個爐心的冷卻不是傳統的水冷方式，而是透過瓦斯加以冷卻。
一般情況下高溫氣冷堆使用氦氣進行冷卻和熱傳導，而氦氣因為是惰性瓦斯，所以在工作的過程中不會和其他物質發生反應，從而增強了安全性。
那麽中國在這方面的研究如何呢？
進展很好，在2023年的十二月六號的時候，中國在山東榮成建立了世界首座該反應爐，而且已經投入到了商業化的運作。
這個反應爐僅僅偵錯就用了三個月的時間，期間完成了七百多項的偵錯試驗。
所以在該領域中，中國的技術是處於領先水平的。
而且 還透過兩層強化，將高溫氣冷堆建成在任何事故、自然災害之下，不依靠人力幹預，不依靠外部動力幹預，反應爐可以利用自然規律進行冷卻，不用擔心爐心熔化 。
怎麽做到的呢？兩個原因。
其一、爐心中的燃料被分割成了 一萬兩千個拳頭大小的燃料顆粒 ，而每一個顆粒又使用四層陶瓷進行包裹。
這還不算，這 一萬兩千個燃料顆粒還被包裹在了一層厚實的石墨之中 。
這樣做的結果就是，可以有效防止放射性物質的外泄。
最關鍵的是，每一個燃料顆粒都可以進行核分裂反應，釋放能量。
過去柱狀的燃料棒使用一次就必須廢棄了，這種顆粒狀可以進行多次反應。
這就像燒煤一樣，過去的反應爐燃燒不完全，而高溫氣冷堆可以做到充分燃燒，提取全部的能量。
其二、這個高溫氣冷堆使用了模組化設計，整體由兩座模組化反應爐組合起來。
而 每一個反應爐還都可以作為一個小反應爐進行對立執行 ，所以可以做到隨時隨地的連續裝卸核燃料。
透過這兩種方法，將大型反應爐分解成為若幹小模組，每一個小模組都可以看成獨立的小型反應爐。
小模組意味著每一個模組下的每一個燃料顆粒的功率更小，所以就算是停止工作，發出的熱量也小。
那麽僅僅透過熱傳導的方式就可以將出現問題的模組解決，從而減少高溫融毀的事故發生。
超臨界水冷堆
這是第四代核反應中唯一一款水冷堆。
這一款最大的特點是，透過 超臨界水來冷卻爐心 。
需要說明的是超臨界水和普通的水不一樣，它指的是 當氣壓和溫度達到一定值的時候 ，水的液體狀態和瓦斯狀態沒有區別，甚至交融到一起的現象。
那麽怎麽就同時產生了水的液體和瓦斯呢？高溫下水膨脹，高壓下水被壓縮。
一團水一部份膨脹，一部份壓縮，密度就會出現正好相同，於是交融，不分彼此，瓦斯和液體的特性混淆了。
超臨界水冷堆，冷卻劑的出口溫度可以達到五百度，這個溫度在反應爐中已經算是高的了，所以可以提高熱電的轉化，更好的利用鈾燃料。
關於這項技術早在二十一世紀初就開始了，比如美國、日本、加拿大、德國、法國、俄羅斯、南韓都相繼開始。
中國算是比較晚的，在2003年才開始啟動研發，如今這一塊的研究也有很大的突破。
快中子堆
這種核子反應爐也叫快堆，指的是由快中子引起鏈式分裂反應，從而釋放出熱能。
這種反應爐最大的優勢是增殖。
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 。
簡單說，在天然的鈾礦中，鈾235只有0.714％。
那麽在一般的熱中子反應中對於鈾資源的利用率只有1％到2％。
這樣產生的核廢料不僅汙染嚴重，也在嚴重浪費核燃料。
而快堆可以做到將豐都為99.2％ 鈾238轉化成鈈239 ，這就讓核燃料不斷的增殖，從而將鈾資源的利用率最少提高60％。
這個過程是如何發生的，先明確一點 快堆中能夠轉化出熱能的核材料是鈈239 。
那麽在鈈239進行分裂的時候，就會釋放出快中子，而快中子被外圍的鈾238吸收，鈾238就會轉變成鈈239。
這樣就會形成一個閉環，鈈239分裂放出熱量被利用，而它分裂之後產生的中子又將鈾238不斷的變成鈈239， 關鍵再生的速度高於消耗的速度 。
在這種迴圈中鈾238就會不斷的被消耗，從而達到深度利用。
根據推算，目前世界上的鈾資源如果按照老型號的反應爐消耗， 全球的鈾資源只能讓人類使用幾十年。
但換成快堆的話，可以延續千年之久的使用時間。
目前快堆又細化出三種型別的爐心。
氣冷快堆、鈉冷快堆、鉛冷快堆。
氣冷快堆了解了前文知識，也能推斷出來，這種快堆使用的冷卻劑是氦氣。
而鈉冷快堆，理所當然使用的是鈉作為冷卻劑。
那麽為什麽要使用鈉作為冷卻劑呢？
用液體或者瓦斯作為冷卻劑可以理解，利用固體很多人難以理解，尤其是使用鈉這種金屬。
其實鈉有著很高的高導熱系數，讓它具備比水還要高一百三十倍的熱傳導能力。
再有鈉具備低中子吸收率。
這兩個特點，就可以讓反應爐的爐心熔化降一個大台階。
關鍵鈉還不會腐蝕鋼材料，還可以和核燃料進行相容。
不過鈉有一個缺點，會和空氣會發生自然，甚至和水反應能爆炸， 所以這種反應爐的關鍵是密封。
中國是第八個掌握該項技術的國家，已經在2000年的五月份開工建設此類反應爐，於2011並網發電。
鉛冷快堆
它和鈉冷快堆有相似之處，利用鉛作為冷卻劑。
同樣利用了鉛的熱傳導能力，不同的是鉛的密度高，可以作為遮蔽伽瑪放射線的材料，同時對中子來說是透明的。
而且鉛和鈉比較起來屬於惰性金屬，不和空氣、水發生反應。
在2016年，中國的麒麟一號就是鉛冷快堆。
最後就是熔鹽反應爐。
這種反應爐以高溫液體熔鹽作為冷卻劑，目前也已經發展了幾十年了，其中最出色的就是釷基熔鹽堆。
釷基熔鹽堆也是很多國家著重研究的方向，但在這個方向上，中國走在了世界前列。
前文提到中國在甘肅武威已經投入執行了，其他國家還沒有走到這一步。
那麽釷作為核燃料有什麽優勢呢？
其一是在地球上釷的儲量是鈾的三到四倍，尤其是在中國釷和鈾的儲量之比是6:1 。
所以釷基反應爐對於中國來說，是非常誘人的，能夠擺脫對鈾的依賴，避免被卡脖子。
其二，釷作為燃料要比鈾更加的高效。
比如中國在武威建成的這座釷基反應爐，功率不高只有兩百萬瓦，但可以為一千家庭提供電能的需求。
其三、就是前文中提到的安全。
釷基反應爐中使用的是熔鹽，不是水，所以它可以在沙漠這種缺水的地方進行工作。
其四、釷基反應爐產生的核廢料，要比傳統的反應爐少之又少，安全效能再進一步。
其五、釷基反應爐可以實作小型化。
小到可以放在房間裏，安裝在汽車上。
這就了不得了，因為釷基反應爐的安全性，所以小型化之後，推廣民用就很有意義了。
最後再說一條訊息，中國將在2030年之前，再建造一座釷基反應爐，這座反應爐可以為十萬居民提供用電量。
