第二节 炬火照耀
在GIF论坛章程和框架协议下，中国积极参加钠冷快堆、超高温气冷堆、超临界水冷堆、熔盐堆、铅冷快堆等有关研发项目，参与GIF技术路线图的制定和修订工作，并在2013年和2019年承办了GIF政策组会议。
第48届政策组会议、第42届专家组会议于2019年月10月14—18日在山东威海召开
事实上，中国对于四代堆的研究布局要追溯到更早时期。快堆项目在国家“863”计划支持下开始研究，超临界水冷堆研究也是科技部“973计划”的重要内容……一个个放眼未来的科研计划，穿过了半个多世纪的历史，在祖国几代核电工作者对望的目光中，已默默点燃未来能源的希望。
目前，四代核能系统在中国的研究尚处在开始阶段，很多原则性的性能指标、要求需要深化，每种堆型都有着自己的代际划分，现在就把某种堆型说成第四代核能系统还为时尚早，但中国正在深入实施多个具有四代特征的核反应堆项目。中国正以一种前所未有的坚定向世界宣告，未来核能炬火将在东方闪耀！
“高冷”男神——高温气冷堆
近些年最知名的核电型号，除了耳熟能详的“国和一号”“华龙一号”之外，大概率就是高温气冷堆了。2021年12月20日，全球首座球床模块式高温气冷堆核电站——石岛湾核电高温气冷堆示范工程送电成功，这是全球首座具有第四代核电技术主要特征的球床模块式高温气冷堆核电站。
位于山东荣成的石岛湾高温气冷堆核电
中国高温气冷堆技术研究始于20世纪70年代，2006年高温气冷堆核电站示范工程（简称HTR-PM）与大型先进压水堆核电站一起列入国家科技重大专项。
“高温”“气冷”，顾名思义与常规认知中的核电站都有所不同。清华大学、华能集团、中核集团等联合研建各方克服诸多困难，攻克蒸汽发生器超长传热管制造与异种钢焊接工艺、全球首台采用立式电磁轴承结构的大功率主氦风机、全球首台螺旋管式直流蒸汽发生器等“大国重器”，实现球形燃料元件规模化生产，设备国产化率达到93.4%，从无到有培育了多条世界首创产业链。
目前，中国的高温气冷堆技术处于世界领先的地位。经过十多年的栉风沐雨，高温气冷堆示范工程已取得阶段性成效。它标志着我国向着掌握第四代核电技术迈出了坚实一步。
钍基不“土”——钍基熔盐堆
20世纪70代初，中国也曾选择钍基熔盐堆作为发展民用核能的起步点，728工程于1971年建成了零功率冷态熔盐堆并达到临界。但限于当时的科技、工业和经济水平，728工程转为建设轻水反应堆。2011年，中国重启钍基熔盐堆系统（TSMR）研究，并由中科院上海应用物理研究所牵头。中断了40年的熔盐堆终于走出低谷，迎来了发展的春天。
钍基熔盐堆应用场景示意图
2021年9月中旬，中科院宣布将在中国甘肃武威建设世界首个第四代核能技术钍基熔盐实验性反应堆。钍基熔盐堆成功摆脱了之前铀和钚元素为燃料的核能发电模式，改用以放射性极低的钍元素为核燃料，在核能发电领域具有划时代意义。
“快”人一步——钠冷快堆与铅铋快堆(https://www.daowen.com)
中国快堆技术研发起步于20世纪60年代。
位于北京房山的中国实验快堆
位于福建霞浦的钠冷快堆效果图
启明星Ⅲ号
位于北京房山的中国实验快堆（CEFR）项目在1987年纳入国家计划，在前期关键技术研究和部分国际合作的基础上，由中国原子能科学研究院具体实施，自主进行设计、制造、建安和调试工作。CEFR项目在实施过程中突破了大量的关键技术，形成了一批针对钠冷快堆技术的研究试验设施和工业配套能力。CEFR于2011年7月21日实现首次并网发电，额定电功率20兆瓦。2014年12月，首次达到100%功率，实现满功率稳定运行72小时。这意味着中国第四代先进核能系统技术实现了重大突破，中国成为世界上少数几个掌握快堆技术的国家之一。
2017年12月，中国示范快堆（CFR600）在福建霞浦开工建设，是中国快堆研究“实验快堆、示范快堆、商用快堆”三步走路线的第二步。预期将于“十四五”期间建成CFR600，2030年左右建成百万千瓦级大型高增殖商用快堆，2035年实现规模化建造。
2019年10月9日，中国首座铅铋合金零功率反应堆——启明星Ⅲ号，在中核集团中国原子能科学研究院实现首次临界，正式启动我国铅铋堆芯核特性物理实验。这标志着中国在铅铋快堆领域的研发跨出实质性一步，进入工程化阶段，也意味着中国在铅铋快堆研发领域已跻身国际前列。
“超”能力——超临界水冷堆
我国从2003年就开始了超临界水冷堆技术跟踪研究。2003年10月，中国核动力研究设计院批准了“超临界轻水堆研究（GIF-SCWR）”科研基金项目。后在国家科技部和国防科工局系列项目的持续支持下，历时十余年，通过合作研发，基本形成了依托我国已有的水冷堆技术研发体系的超临界水冷堆技术研发架构和基本能力和手段。当前我国在超临界水冷堆领域已经实现了从跟跑者到并跑者的角色转变，并在主导国际范围内GIF-SCWR的技术研发。
中国SCWR研发规划为五个阶段：基础技术研发、关键技术研发、工程技术研发、工程试验堆设计建造以及标准设计研究。目前开展了超临界水冷堆基础研究，提出了超临界水冷堆总体技术路线，完成了中国有自主知识产权的百万千瓦级SCWR（CSR1000）总体设计方案。中国独创性开展了双流程结构堆芯和环形元件正方形燃料组件等设计和论证，验证了SCWR结构可行性；建立了三维模型和实体模型，完成了超临界流动传热恶化特性实验与计算流体力学模型研究，为总体设计方案的优化提供了支撑；全面开展了材料筛选，掌握了关键试验技术，构建了试验分析平台和数据库，为工程化应用奠定了基础。
尽管人类在四代堆技术方面已开展了数十年的研究和技术攻关，但目前尚未有哪一种堆型完全满足并符合四代堆初始提出的四大技术指标，也即没有真正意义上的四代堆实现。虽然钠冷快堆、高温气冷堆等堆型已经建成发电，但当前技术并不完全满足可持续性、经济性、安全性、防扩散等要求，仅仅具有可持续性、安全性等技术特征。因此，统称为“四代堆特征”的堆型。特别是可持续性，涉及燃料后处理工艺，未来还需长期的技术研发与科研攻关方能实现闭式燃料循环，真正意义上的“四代核能”还有较长的路要走。
核电的发展经历了太多的误解，也充满了很多的浪漫。这艘航船在能源之海上初生，成长，跌倒，前行……变得更加坚毅，更加可靠。人类用自己的双手，花费了70年的时光，雕琢了如今核电的样貌，也重塑着芝加哥大学的那座青铜雕像。
人类，不仅善于用双手创造幸福，更对美好生活充满期待。
第四代堆型技术发展阶段
