科学探索|第四代反应堆，核电的未来( 二 ) 第四代反应堆，核电的未来|

New Atlas列出了一些第四代反应堆。这不是一个详尽的清单，但它确实包括了可能在21世纪中期出现的主要竞争者。

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小型模块化反应堆（SMR）
小型模块化反应堆（SMR）是轻水反应堆，基本上是今天使用的反应堆的先进版本，只是它们更小，可以像汽车一样大规模生产。这些反应堆旨在通过引入工厂制造技术来降低核能的成本。从本质上讲，这个想法是为了创造小型、标准化的反应堆，每个反应堆的容量小于300MWe 。
与传统反应堆不同，SMR不是大型的土木工程项目，可能需要20年才能上线，再花20年才能实现盈利。相反，正如其名称所暗示的，SMRs是基于一个更小、更简单的设计，不仅由反应堆的模块组成，而且还包括大部分的支持部件。
这使得发电厂可以在工厂或船厂作为坚固的模块建造，然后运到现场进行组装。目标是不仅降低成本，而且从根本上加快电厂建设和认证，以开始运行。
SMR的另一个优势是工厂的配置可以满足不同客户的需求。小的、相对孤立的社区可以订购单反应堆电厂，例如，可以为几千个家庭和企业提供服务，而大城市可以有多个反应堆的电厂，可以为数百万人提供电力。由于它们很小，SMR可以用于专门的应用，如石油勘探或为军事基地服务。此外，模块可以被设计成以最合适的方式运输，包括通过驳船、船舶、卡车、火车，甚至飞艇。
SMRs也因包含了被动安全系统而引人注目，这些系统只需要很少或不需要电力来运行，并在事故发生时提供冷却。它们也更容易屏蔽，而不需要大规模的混凝土结构，因为它们可以很容易地安装在地下或船舶或海上平台上，它们位于水线以下，这与潜艇上的反应堆的屏蔽方式相同。
高温气冷反应堆（HTGR)
高温气冷反应堆（TGR）是一种石墨调节的氦气冷却反应堆，其工作温度是传统反应堆的两到三倍，但功率密度较低。这一概念自20世纪40年代以来一直在发展，但只是在最近几年，该技术才开始成熟。
HTGR的基础是它在TRi-structural ISOtropic（TRISO）粒子燃料上运行。TSRIO燃料不是形成棒状，而是由罂粟籽大小的颗粒组成，由铀、碳和氧组成，密封在三层碳或陶瓷材料中，以容纳核废料。
这些颗粒被形成为圆柱形的小球或被称为“卵石”的台球大小的球体。这使得燃料非常坚固。它比传统燃料更耐中子辐照、腐蚀、氧化和高温。这意味着“卵石”不会在反应堆中融化，而反应堆可以在更高的温度下运行。此外，“卵石”可以在反应堆中缓慢循环，废“卵石”从反应堆底部移走，而新“卵石”则在顶部被引入以取代它们。
气冷快中子反应堆（GFR）
气冷快中子反应堆（GFR）也是由氦气冷却的，但运行的功率密度比HTGR高。它们最初是作为增殖反应堆开发的，通过使用快中子而不是传统反应堆产生的慢中子，将钍或不裂变铀同位素转化为钚或裂变铀同位素，从而产生比燃烧更多的燃料。
GFR的高级版本使用由陶瓷一碳化铀燃料制成的核心，使其能够在高温下运行。燃料也被配置成每一体积的燃料有高密度的铀原子。
钠冷快中子反应堆（SFR）
另一个快速反应堆是钠冷快中子反应堆（SFR），它是由液态钠冷却的，具有非常好的散热能力。这些都是小型反应堆，因为这允许固有的和被动的安全功能，而这些功能在大型钠反应堆中并不能很好地发挥作用。在美国，使用的燃料是包在钢中的铀和锆的金属合金，而在俄罗斯、法国和日本，倾向于使用氧化铀燃料。这些燃料的热密度低，所以如果反应堆堆芯太热，它会膨胀，导致核反应自然减弱。