快堆技术：四代核电的关键与中国进展

　　随着核电技术从一代向三代演进，安全性与成本持续优化，但人类对能量的追求推动更高效的第四代核电登场。第四代核电的核心方向之一是快中子增殖反应堆，其原理是通过不使用或采用效果较差的慢化剂，提高快中子比例，促使铀238转化为可裂变的钚239，从而大幅提升核燃料利用率。天然铀中仅0.72%的铀235能被传统反应堆利用，剩下99%以上的铀238曾被视为“废料”，快堆却能让这些资源变废为宝，甚至可将铀资源使用年限延长数倍。更具潜力的是，钍元素也能作为快堆燃料——钍232接受快中子轰击后会变成铀233，而钍的储量是铀的3至4倍，这意味着人类可利用的裂变能将显著增加。

　　快堆的挑战同样突出。由于快中子数量多，裂变反应更为剧烈，反应堆温度易失控导致堆芯熔毁，对冷却剂的要求极高。以液态钠冷却快堆为例，钠具备良好导热性，能快速带出堆内热量，但钠化学性质异常活泼，一旦冷却停止就会凝固，热量无法散发可能引发爆炸；同时钠接触空气会发生反应，需充入氩气隔离。国际上的钠冷快堆曾出现多起事故：法国上世纪70年代建成的超凤凰钠冷快堆、日本90年代的文殊钠冷快堆均因钠泄漏被迫停堆。文殊堆2010年重启后，一个3.3吨的机械手臂不慎砸坏控制棒装置，导致控制棒无法完全插入，反应堆彻底“停不下来”。如今日本人只能通过不断加注冷却水控制温度，又不能加得太猛——否则钠凝固会引发更大危险，同时还要充氩气防止钠与空气接触，这个“定时炸弹”至今威胁着东北亚地区安全，有人判断其危害可能超过福岛核事故。

　　尽管挑战重重，快堆仍是四代核电的优选堆型。国际上四代核电的六种堆型中有三种属于快堆，其中钠冷快堆因增殖比高、嬗变长寿命放射性核素能力强、固有安全性高，成为四代核电的首选，目前已有超过400堆年的运行经验。中国在快堆技术上的进展值得关注，按照“热堆—快堆—聚变堆”的核能发展三步走战略，2011年中国实验快堆成功并网发电；经过十余年研究与工程实践，中国已自主掌握大型快堆的全部核心技术，形成全球最完整的快堆产业链。2025年7月，中核集团宣布首台第四代百万千瓦商用快堆CFR1000完成初步设计，具备上报审批条件，其装机容量达到120万千瓦，全面满足四代核电对安全性、可持续性和经济性的要求。

　　中国的快堆技术不仅能将核燃料利用率从传统的1%提升至60%以上，缓解铀矿资源紧张局面，还能通过嬗变长寿命核素减少放射性废料产生，助力“双碳”目标实现。目前中国的快堆产业链已覆盖核心技术与配套产业，为后续商用化奠定了坚实基础，也为全球核能可持续发展提供了中国方案。