科学探索|第四代反应堆，核电的未来第四代反应堆，核电的未来|

据New Atlas报道，尽管核电仍有争议，但新反应堆的建造数量令人惊讶，它们将提供世界上第二大份额的无碳能源。随着新技术的投入使用，这个行业也在经历着快速的变化。那么，在未来的几十年里，核电会是什么样子？
1942年12月2日，在芝加哥大学的Stagg Field足球场下面，芝加哥一号堆（Chicago Pile-1）被激活，成为世界上第一个（可控）核反应堆。78年后的今天，440个反应堆的发电量占世界总发电量的10%以上，目前还有50个反应堆正在建设中。

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尽管如此，核能还是遭受了非常糟糕的声誉。像生活中的许多事情一样，这是由一些复杂的因素造成的。核能对许多人来说仍然是一个神秘的东西。它与核武器联系在一起，并且仍然处于几十年的冷战宣传以及在美国、苏联和日本发生的三起极其引人注目的反应堆事故的负担之下。
在西方，反应堆的建设和发展在20世纪的最后几十年里放慢了脚步，但这个行业可能正处于复兴的边缘。尽管声誉不佳，核能有许多优势。它不仅是无碳的，而且是无排放的。它以非常小的面积产生巨大的能量。它可以在任何地区选址。而且，令人惊讶的是，它的每千瓦死亡率是所有能源中最低的。
核电的成本
然而，核能有一个大问题，那就是成本。由于工厂的成本高达150亿美元，建造一个反应堆很少有利润。相反，建设者的大部分收入来自于反应堆的加注燃料和服务。
建造核电站成本高的主要原因不是因为它们是核电站，而是因为它们是大型的、通常是一次性的土木工程项目，数量很少，而且可能需要长达20年才能上线。核电站不是在工厂大规模生产，而是在现场建造。它们还需要一个复杂的许可过程，工厂的设计要在一套独特的质量、安全和安保要求下进行测试、修改和重新测试，并且要求运营商支付所有废物处理费用。
所有这些不仅会导致成本超支，所花费的时间也意味着随着工程师的衰老和退休，有很多机会失去经验。这导致了一些奇怪的现象，比如英国，它是核能的先驱之一，不得不去国外寻求帮助来建造该国的最新反应堆。
【科学探索|第四代反应堆，核电的未来】有一些降低成本的方法，包括使用标准化设计，建造足够多的工厂以保留技能和经验，采用各种管理精简措施，以及最重要的，通过攻击最大的建筑成本。核反应堆在这些先进系统的成本中并不占主导地位，相反，是土建工程、结构和建筑；电气设备安装；以及现场这项工作的其他间接成本。
正因为如此，核工业正在寻求新的反应堆设计，其中一些已经开发了几十年，不仅要降低建设和运营成本，而且要提高安全性和效率，同时减少核武器扩散的风险。
未来的反应堆设计
今天，核工业正处于第三代或第三代+ 。第一代的标志是20世纪40年代末、50年代和60年代初的原型反应堆，第二代的标志是20世纪60年代中期至20世纪90年代中期的第一批商业轻水反应堆。随后是第三代，也是轻水反应堆，但包括新技术，如更可靠的燃料、被动冷却系统，以及不易发生故障的反应堆芯。第三代+，将被建造到2030年代，是最新的反应堆，是第三代设计的额外改进。
接下来将是第四代，这是一个更加先进和多样化的设计系列，旨在通过采用新的反应堆技术，以及新材料和新的制造技术，使核电站不仅成本更低，而且本质上更加安全。
基本上，这些第四代反应堆的特点是其冷却剂，可以是水、氦、液态金属或熔盐。它们还根据其在中子谱中的运行位置进行区分。也就是说，是在热中子谱还是在快中子谱中。在后者中，导致裂变的中子是由核反应产生的，没有被减缓，因此反应堆在非常高的中子能量下运行，而在前者中，反应堆使用慢化剂来减缓反应，这发生在较低的中子能量下。