第四代核電站是指利用核裂變進行發電的裝置。
1999年，美國能源部首先提出四代核電的倡議。2000年1月，在美國能源部的倡議下，美國、英國、瑞士、南非、日本、法國、加拿大、巴西、韓國和阿根廷等十個有意發展核能的國家，聯合組成了“第四代核能系統國際論壇”(GIF)，于2001年7月簽署了合約，約定共同合作研究開發第四代核能技術。2023年7月，華能山東石島灣核電廠擴建一期工程項目1、2號機組獲得國家核準。同年12月12日，美國核管理委員會允許卡伊洛斯電力公司在美國田納西州橡樹嶺建造Hermes非動力示范反應堆。
第四代核電站主要分為超臨界水堆、高溫氣冷堆核電站、鈉冷快中子反應堆、鉛冷快堆、氣冷快堆、釷基熔鹽堆核能系統六細類，其擁有安全性和經濟性，廢物量極少，無需廠外應急，并具備固有的防止核擴散的能力。
歷史沿革
1999年，美國能源部首先提出四代核電的倡議。2000年1月，在美國能源部的倡議下，美國、英國、瑞士、南非、日本、法國、加拿大、巴西、韓國和阿根廷等十個有意發展核能的國家，聯合組成了“第四代核能系統國際論壇”(GIF)，于2001年7月簽署了合約，約定共同合作研究開發第四代核能技術。
中國
2004年，中國華能、中國核工業建設股份有限公司、清華大學簽署了合作建設高溫氣冷堆核電站示范工程的框架協議，正式拉開了建設具有自主知識產權的電功率200MW的世界首座高溫氣冷堆核電站示范工程的帷幕。2008年9月1日，石島灣核電站工程負挖開始。2015年6月30日，反應堆廠房土建工程正式封頂，所有里程碑節點均滿足預定計劃。2021年12月20日，全球首座球床模塊式高溫氣冷堆核電站——石島灣高溫氣冷堆核電站示范工程送電成功。這是全球首個并網發電的第四代高溫氣冷堆核電項目，標志著中國成為世界少數幾個掌握第四代核電技術的國家之一。2023年，華能山東石島灣核電有限公司擴建一期工程項目1、2號機組獲得國家核準。
美國
2020年12月，美國能源部宣布，卡伊洛斯電力公司獲得了未來七年總合同價值為6.29億美元的ARDP風險降低資助獎，用于Hermes反應堆的開發。2021年9月，Hermes示范堆由卡伊洛斯電力公司提交申請建設，型號為氟鹽冷卻高溫反應堆(FHR)。2023年12月12日，美國核管理委員會(NRC)發布消息稱，已指示工作人員向卡伊洛斯電力公司(Kairos Power)頒發建設許可證(CPA)，允許該公司在美國田納西州橡樹嶺(Oak Ridge)建造Hermes非動力示范反應堆。
開發目標
核能的可持續發展，即通過對核燃料的有效利用，實現提供持續能源，并實現核廢物的最少化；提高安全性和可靠性，大幅度降低堆芯損傷的概率集成度，并具有快速恢復反應堆運行的能力，取消在廠址外采取應急措施的必要性；提高經濟性以及防止核擴散。
分類
熱中子型
超臨界水冷堆
超臨界水堆作為第四代新型核能系統中唯一的先進水冷堆，具有在經濟性、工程技術延續性以及可持續性上的諸多綜合優勢，是大功率壓水堆技術發展的必然趨勢，是國家核電技術路線進一步發展的自然選擇，也是清潔能源科學和技術領域的基礎研究在國際競爭與合作中重要的前沿和熱點之一。超臨界水堆關鍵科學問題的基礎研究以解決與超臨界水堆發展相關的重大科學技術問題為目標，將通過深入開展超臨界水堆堆內關鍵材料微結構、熱質傳輸機理和堆芯物理特性的基礎研究、多學科綜合并創新地解決超臨界水堆的關鍵科學問題與技術難題。
超高溫氣冷堆
高溫氣冷堆核電站，包括“高溫”“氣冷”兩個關鍵詞。“高溫”是指反應堆堆芯采用石墨等耐高溫材料，使得堆芯出口溫度可以達到其他堆型難以企及的高度，讓它不僅能高效發電，還能利用高溫實現核能綜合利用、一舉多得。“氣冷”是指反應堆采用惰性氣體氦氣進行堆芯冷卻和熱傳導，而非傳統壓水堆核電站的“水冷”方式，氦氣在高溫下不容易與反應堆其他物質發生反應，因此叫做“高溫氣冷堆”。高溫氣冷堆被稱作“不會熔毀的反應堆”，它所具備的安全性是從設計原理階段就實現了的固有安全性。
快中子型
鈉冷快堆
鈉冷快中子反應堆是以液態金屬鈉為冷卻劑，由快中子引起核裂變并維持鏈式反應的反應堆，為第四代核能的堆型。它可將天然鈾資源利用率從目前的約1%提高至60%以上。
鉛冷快堆
鉛冷快堆是指采用液態鉛或鉛鉍合金冷卻的快中子反應堆，通過閉式燃料循環方式，具有良好的核廢料嬗變和核燃料增殖能力，及較高的安全性和經濟性。
氣冷快堆
氣冷快堆系統是快中子譜氦冷反應堆，采用閉式燃料循環，燃料可選擇復合陶瓷燃料。它采用直接循環氦氣輪機發電，或采用其工藝熱進行氫的熱化學生產。通過綜合利用快中子譜與錒系元素的完全再循環，GFR能將長壽命放射性廢物的產生量降到最低。此外，其快中子譜還能利用現有的裂變材料和可轉換材料(包括貧)。參考反應堆是288兆瓦的氦冷系統，出口溫度為850℃。
熔鹽堆
釷基熔鹽堆核能系統(Molten Salt Reactor，MSR)是唯一一種液態燃料反應堆。熔鹽堆使用的冷卻劑是熔融鹽，一般是氟鹽，它一般也是核燃料的載體，燃料就溶于氟鹽中。其采用的燃料一般是鈾或的化鹽。現在也發展出了固態燃料熔鹽堆的概念，僅將氟化熔鹽作為冷卻劑傳輸熱量，采用碳化硅密封、石墨包敷的燃料顆粒作為核燃料。熔鹽堆的核反應就在下圖中左側進行，下方的冷凍塞及應急儲存罐是反應堆安全性的重要保障。以熱交換器為界限，左側為核島，右側是常規島，反應釋放的熱量由冷卻鹽吸收，并被用于在常規島加熱產生高溫蒸汽，驅動汽輪機發電。
主要優勢
第四代核電站證明了不會發生堆芯的嚴重損壞，并確保不會由超標的廠外釋放，不需要廠外響應。也就是說，即便遇上地震、海嘯、颶風等自然災害，四代核電站應該也能保證其安全性，即堆芯不會發生嚴重損害且不會有含輻射物質泄漏。
第四代核能系統被認為相對安全，因為它不需要水冷卻，而且機組的熔點超過了反應堆溫度范圍的上限。在沒有安全殼的情況下工作也意味著高溫氣冷堆的建造成本可以更便宜。與傳統核電技術相比，第四代核電技術可能將能源使用效率提高100-300倍，并將放射性周期大幅縮減。
相關事件
2023年12月，石島灣核電站完成168小時連續運行考驗，正式投入商業運行。這是中國具有完全自主知識產權的國家重大科技專項標志性成果，也是全球首座第四代核電站，標志著中國在第四代核電技術領域達到世界領先水平。
研究現狀
目前世界主流核電站皆采用第二代或第三代核電技術。其中，第二代和第三代的主要核電堆型包括壓力堆和沸水堆等，在安全性和經濟性上較前一代都有提升。第四代核電技術以在安全性、經濟性、核廢物處理、防止核擴散上更為出色，代表堆型包括鈉冷快中子反應堆、鉛冷快堆、氣冷快堆、高溫氣冷堆核電站堆等，目前主要研發試驗階段，商業化預計在2030年左右實現。
社會意義
中國依托石島灣核電站這一工程，系統掌握了高溫氣冷堆設計、制造、建設、調試、運維技術，中國華能和清華大學共同研發了高溫氣冷堆特有的調試運行六大關鍵核心技術，培養了一批具備高溫氣冷堆建設和運維管理經驗的專業人才隊伍，形成一套可復制、可推廣的標準化管理體系，并建立起以專利、技術標準、軟件著作權為核心的自主知識產權體系。
參考資料 >
核電發展:從第一代到第四代.新華能源.2023-12-28
我們真的不能把核電站做得更安全嗎?第四代核電呼之欲出!.微信公眾平臺.2023-12-28
?積極發展核能供熱改善我國北方地區大氣環境的建議.中國核能行業協會.2023-08-08
我們真的不能把核電站做得更安全嗎？第四代核電呼之欲出！.中科院物理所.2024-01-02
國務院核準6臺新核電機組，“華龍一號”批量化建設迎雙龍共舞時代.中國核電網.2024-01-02
美國核準了名為“愛馬仕”的首座四代核電堆.界面新聞.2024-01-02
見證——高溫堆進行時丨堅持自主創新 勇攀科技高峰——華能高溫氣冷堆核電站示范工程設計研發紀實.《中國核能》.2024-01-02
更多資訊請下載央視新聞客戶端.央視新聞客戶端.2024-01-02
中廣核積極參與國家973計劃“超臨界水堆”項目.國務院國有資產監督管理委員會.2023-12-28
高溫氣冷堆技術是什么？如何確保核電反應安全性？一文了解.北京日報客戶端.2023-12-28
全球首次，中國小型鈉冷快堆獲得重要突破.界面新聞.2023-12-28
為提高反應堆安全性，多國加快推進四代核電鉛冷快堆技術.界面新聞.2023-12-28
Shidaowan gives China edge in nuclear power tech.中國日報網.2024-01-02
中國企業聯手比爾·蓋茨，要在核電領域做一件劃時代的大事!.新浪網.2024-01-02
全球首座第四代核電站商運投產.國家能源局.2023-12-28
核電行業研究報告:四代核電蓄勢待發，細分領域百舸爭流.中國電力網.2024-01-02