核电发展至今，所有商业运行的堆型都是热中子能谱堆，可见它的重要地位。立足现在，展望未来，我们有必要了解下第四代先进核反应堆系统中的热中子能谱堆：熔盐反应堆(MSR)、超临界水冷堆(SCWR)和高温气冷堆(VHTR)。

熔盐反应堆(MSR)

熔盐反应堆是热中子能谱堆型，采用熔融态的氟化物作为冷却剂，具有很好的安全性和经济性。

熔盐反应堆的燃料是液态的，与其他5种堆型的燃料都不一样，这是它的的独特之一。燃料是将裂变核素（钍和铀钚的混合）参入熔融态的氟化物的混合物，燃料在堆内是均匀分布的。裂变产物可以被连续的清除，锕系元素可以实现完全循环。与其他固体燃料反应堆相比，熔盐堆没有对燃料燃耗深度的约束，不需要制造和处理燃料和乏燃料。这些特点可以使得熔盐堆在燃料制造和处理锕系元素具有无可比拟的经济优势。由于冷却剂是熔融态的氟化物，即使在700℃（将来可以达到800℃），它的蒸汽压力也很低。

目前的堆型大多采用铀钚作为反应堆的主要燃料，可是铀资源是非常有限的，能够供给反应堆的时间不长。然而，熔盐堆的出现可以使人类利用裂变能发电的时间延长几倍。钍具有以下优点：（1）在地球上的储量却是铀的好几倍，在我国的内蒙古储量是非常丰富的,且容易开采 ；（2）钍虽然不能直接燃烧，但经过转换得到U-233；（3）钍元素不需要分离就能得到所需要的Th-232，可以省去离心分离的工厂；（4）钍在核反应中能更充分地释放能量，有资料显示，一吨钍裂变产生的能量抵得上200吨铀；（5）有毒的放射性废料大大减少，而且这些核废料存放时间相对较短，其后的毒性已经很低，不像使用铀的反应堆那样，有的核废料放射性长达万年以上。

在保证安全性方面，熔盐堆也有自己独特的方式：当堆内温度超过预定值时，设置在底部的塞子会自动熔化，携带核燃料的熔盐全部流入应急储存罐，核反应即终止。由于冷却剂是氟化盐，冷却后就变成了固态盐，这使得核燃料既不容易泄露，也不会与地下水发生作用而造成生态灾害。

目前，中科院正在大力研发钍基熔盐堆，争取在2030年前能够建成商用示范堆。

超临界水冷堆（SCWR）

超临界水冷堆是六种第四代核反应堆中唯一以轻水做冷却剂的反应堆，是一个高温、高压的水冷反应堆，运行在水的热力学临界点（ 374℃,22Mpa）以上，它是在现有轻水反应堆和超临界火电技术基础上相结合发展起来的。

与目前运行的轻水堆相比，它具有系统简单、热效率高、经济性和安全性更好的特点。

超临界水冷堆（SCWR）利用超临界水作冷却剂和慢化剂，这种水的冷却效率比目前的轻水堆要高三分之一；这种堆型内的液体和气体的没有区别，它们的密度都是一样的，不存在相变，就不存在堆芯烧毁的危险，而且可以省略传统的二回路，可以采用直接循环，产生的蒸汽可以直接推动汽轮机发电，对提高发电效率有着重要意义，加上系统运行在高温高压状态（374℃、22Mpa）下，热能利用效率也会提高 ，故超临界水冷堆的热能利用率可达45%，已远远高于现有核电站33%的利用率；直接用蒸汽发电还有另一个好处：这样就省略了现有轻水堆核电站中的蒸汽发生器、稳压器等，可以大大降低发生事故的几率（因为蒸汽发生器相对容易破损）。

由于超临界水冷堆具有上述优点，且可以借鉴当前压水堆设计的运行经验，它可是是比较早能够商用发电的四代反应堆系统之一。

高温气冷堆(VHTR)

高温气冷堆，是采用石墨作为慢化剂、采用氦气为冷却剂的反应堆，冷却剂出口温度可到850℃以上。根据堆型形状可以分为：球床高温气冷堆和棱柱状高温气冷堆。我国发展的是球床高温气冷堆，而美国和日本等国家发展的是棱柱状高温气冷堆。

高温气冷堆发展的历史已有数十年了，具有丰富的运行经验。清华大学核研院已经设计出了实验堆，并且正在山东荣成建立20Mw的示范堆。

高温气冷堆是国际上公认的一种具有安全性极高的堆型。（1）它采用全陶瓷型包覆颗粒燃料，能够承受很高的温度（1600℃）。实验表明，在1600℃的高温下加热几百小时，包覆颗粒燃料仍保持其完整性，裂变气体的释放率仍低于10－4 ；（2）采用惰性的氦气作为冷却剂，它与其他材料的高温相容性好，不像压水堆中的锆在高温下会与水反应产生氢气（福岛核电站爆炸的元凶）；（3）冷却剂出口温度高，发电效率高，出口温度高就可以其他多种多样用途，例如高温制氢等需要大量热源的工业；（4）由于采用气体作为冷却剂，那么它的能量密度较小，在发生事故时它能够通过自然冷却等很快的实现堆型冷却来保证安全，这也是它与水冷堆在应对事故时的优势之一。

随着科学技术的发展，在反应堆研发中的难题也会逐步得到解决，加上以前核电站运行的经验会让第四代核电更加安全、更加经济、更加清洁。在将来还会有更加完美的堆型诞生，核电是科技的开出的美丽花朵，我们的世界会因核电的发展而变得美好。