四代核电站的进化之旅（三）

在新建更好更安全的第三代核电站的同时，自然也不能放任那么多现役的第二代核电站成为“不定时炸弹”。通过增设氢气控制系统、安全壳泄压装置等设备，第二代核电站的安全性能也大幅升级。这里的氢气来自反应堆过热，核燃料棒中的金属材料锆在高温下和外围的水发生化学反应而生成。福岛核事故的爆炸，正是由于氢气泄漏到空气中与氧气混合所引发。当然这种爆炸不同于核武器爆炸，只是氢气和氧气激烈地结合成水的过程，本身并没有放射性。
    改进后的二代核电站，虽然整体上“前浪”难敌“后浪”，但基本满足了安全要求，不至于短期内被“后浪”拍死在沙滩上。未来一二十年，随着第二代核电站的老去，第三代核电站将取代它的主力地位。我国目前在建和规划待建的核电站，都将采用第三代核电技术。

苏联建成的世界第一座核电站——奥布涅斯克实验性核电站，已经退出历史舞台，并被改造成核能博物馆

    第四代还在襁褓中

    第三代核电站的热度还没过去，美国能源部(DOE)又在1996年提出了以核废物减量、节约铀矿资源、进一步强化固有安全性为目标的第四代核电站的概念。
    2001年7月，美国能源部牵头，由美国、英国、韩国、南非、日本、法国、加拿大、巴西、阿根廷9国，成立了第四代核能系统国际论坛(GIF)，中国、瑞士和欧洲原子能共同体后来也加入其中。该论坛目前确立了6种有前途的第四代核反应堆作为重点研发对象，包括3种快中子堆——钠冷快堆(SFR)、铅冷快堆(LFR)和气冷快堆(GFR)，以及3种热中子堆——超临界水冷堆(SCWR)、超高温气冷堆(VHTR)和熔盐堆(MSR)。这些设计的目的是要达到大幅减少核废料、更充分利用铀资源、降低核电站建造和运营成本、防止放射性物质外泄的目的。
    2008年10月和2009年3月，我国分别加入了超高温气冷堆和钠冷快堆两个系统的研究。超高温气冷堆发电效率高，余热产量小，由于以气代水作为冷却剂，有利于在内陆设厂。在冷却系统发生事故后，核燃料温度上升速度比现役反应堆类型慢得多，进一步远离堆芯熔化这种有严重后果的事故。钠冷快堆的特点则实现了核燃料与反应产物之间的循环运转，而且核燃料的再生速度比消耗速度更快，相当于越用越多，大大提升了铀的利用率，还能减少高放射性废物的产量。不过，现在为这些高大上的科技拍手叫好还为时尚早，据GIF的估计，第四代核电站最快也要到2030年才能投入商业运行。

    更高目标：驯服核聚变

    60多年来，核电站的实力可谓一代更比一代强，但它们无疑都是围绕铀、钍、钚这些重元素核裂变反应的原理做文章。如果和轻元素发生核聚变反应的原理相比，即便是当今最先进的第四代核电技术也要甘拜下风。
    核聚变原料来自氢元素家族的氘和氚，在特定条件下发生碰撞，聚合成个头稍大的氦元素。这个过程比铀元素裂变产生的能量还要大得多，而产物只有无毒无放射性的氦气，没有棘手的高放射性废物需要处理，原料的丰富程度也是铀矿储量难以企及的。太阳就是利用这样的反应哺育了地球四五十亿年。很遗憾，我们现在的科技水平还远远驾驭不了这种能量。其实，在第一座核电站问世前两年，美国就已经率先利用核聚变原理，做成了比原子弹威力更强的武器——氢弹。但是，炸弹是没法用来烧水做饭的，半个多世纪后的今天，人们依然“Hold”不住核聚变的野性。然而，把核聚变从毁灭性武器“驯化”成随开随关、火力可调的和平“炉灶”，一直是核电发展的革命性目标。

采用第三代核电技术EPR(欧洲先进压水堆)的芬兰奥基洛托核电站

来源：放射性工作室