第四代核能系统是一种具有更好的安全性、经济竞争力，核废物量少，可有效防止核扩散的先进核能系统，代表了先进核能系统的发展趋势和技术前沿。
通常来讲，五、六十年代建造的验证性核电站为第一代核电技术；70、80 年代标准化、系列化、批量建设的核电站为第二代核电技术；第三代则指90 年代开发研究成熟的先进轻水堆；而第四代核电技术作为下一代核电技术，目前仍处于开发阶段，预计可在2030 年左右大规模投入商运。
第四代核电技术特点。1）能提供清洁、可持续的核能；2）低成本、建设周期短；3）更优良的安全性和可靠性。具体到指标：堆芯熔化概率低于10-6 堆年，在事故条件下无厂外释放，初投资低于1000 美元/Kw，建设期小于3 年，总电力成本低于3 美分/Kwh。
全球核电技术衍变
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技术类型 |
时间 |
代表堆型 |
特点 |
发展背景 |
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第一代 |
1950-1960 年代中期 |
前苏联石墨沸水堆型、美国60 兆瓦原型压水堆等 |
功率普遍小，一般300MWe 左右，主要建造目的原型示范作用 |
二战后美国开发核能发电技术并于1957年首先将核潜艇压水堆和常规蒸汽发电技术结合起来，随后法、日、西德等国先后引进美国轻水堆技术 |
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第二代 |
1966-1990 |
压水堆、沸水堆和重水堆 |
单堆功率大幅提高至百万千瓦级；实现了标准化、系列化、商用化和批量化 |
1973 年的第一次石油危机引发了美国与西欧各国的核电建设高潮 |
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第三代 |
1990-2000 |
AP600 、AP1000、EPR等 |
具有更高安全性、更高功率，最大特点在于非能动设计 |
上世纪80 年代中开始，美国、西欧先后公布了一套使各方面都能接受的电力公司要求文件，作为开发未来的先进轻水堆的技术准则，并称之为第三代技术 |
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第四代 |
2000 至今 |
气冷快堆、铅/铋冷却快堆、熔盐堆、钠冷却快堆、超高温气冷堆、超临界水冷堆 |
仍处于开发阶段，要达到大幅减少核废料、更充分利用铀资源、降低核电站建造和运营成本，以及更好地控制核扩散 |
全世界日益严峻的核扩散和反恐形势、第三代核电比投资居高不下的困难，并考虑到燃料资源对核电可持续发展的重要性 |
资料来源：产业信息网整理
第四代核电技术由美国能源部于1999 年发起倡议并于2001 年征集到了包括英、法、日等12 个国家的94 个第四代核电站反应堆系统，最终在此94 个概念堆的基础上，一致同意开发六种第四代核电站概念堆系统，分别是：气冷快堆、铅/铋冷却快堆、熔盐堆、钠冷却快堆、超高温气冷堆、超临界水冷堆。
第四代核电技术分类特点
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堆型 |
主要区别 |
核燃料 |
特点 |
发展进度 |
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超临界水冷堆（SCWR） |
超临界水作冷却剂、慢化剂 |
氧化铀芯块 |
系统简单、装置尺寸小、热效率高、经济性和安全性更好 |
参与超临界水冷堆技术开发的包括美国、加拿大、日本、欧洲、韩国和俄罗斯的研究、工业部门和大学，预计2015年可行性研究，2020年性能研究和建示范堆，2025年试验验证，2030年前后工业化 |
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超高温气冷堆（VHTR） |
石墨作慢化剂、氦气作冷却剂 |
高浓二氧化铀，或低浓二氧化铀 |
热效率高、燃耗深、转换比高、安全性能好等 |
1967年底原联邦德国建成世界上第一座高温气冷实验堆。南非OPQHC电力公司最早实现高温气冷堆的商业化运行，中、日等国也相继展开其商业化建设 |
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钠冷快堆（SFR） |
液态金属钠作冷却剂，无慢化剂 |
铀-钚混合氧化物 |
采用浓缩度比高的燃料、三回路系统，堆芯由燃料区和再生区组成的、良好固有安全性 |
美、法、日、德、俄等都在积极研发。1967年法国建成了一座实验堆，日本已设计出输出功率为30万千瓦的快中子堆 |
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熔盐堆
（MSR） |
石墨作慢化剂、熔融态混合盐作冷却剂 |
不用固体燃料芯块，采用氟化物和载体盐的低熔点和共晶熔融体 |
熔盐更有效地将热量带出堆芯，减少对泵、管道的需求，因此可缩小堆芯的尺寸 |
对熔盐堆的集中研究始于美国飞行器反应堆试验，四代反应堆方案之一是熔盐冷却固体燃料反应堆，电功功率1000MW的首台示范方案将于2025年前完成 |
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铅冷快堆（LFR） |
铅-铋作冷却剂，无慢化剂 |
金属铀或铀-238以及超铀元素 |
化学稳定性、高原子数、运行工况下较低的蒸汽压力和较高的沸点 |
最早始于美国、日本，目前各国针对铅冷快堆的腐蚀问题进行深入研究，特别是有氧控制腐蚀的研究已取得一定进展 |
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气冷快堆（GFR） |
氦气作冷却剂，无慢化剂 |
碳化物燃料 |
采用闭式燃料循环，放射性废物产生少，有效地利用核资源 |
美国和欧洲原子能共同体、法国、日本和瑞士最早签署了气冷快中子堆系统（GFR）的合作安排，美、日气冷快中子堆项目目前已在兴建 |
资料来源：产业信息网整理
中国产业信息网发布的《2015-2022年中国核电产业全景调研及投资策略咨询报告》指出：我国已确立了“热中子堆电站—快中子堆电站—聚变堆电站”三步走的核电技术发展路线，第四代核电技术的研发也纳入了国家863 计划重大项目。
目前，我国四代核电站中，已建成一座钠冷快堆即中国实验快堆(CEFR)、一座高温气冷实验堆(HTR－10)，在建一座高温气冷堆商用规模示范电站即国家科技重大专项高温气冷堆核电站示范工程（HTR-PM）。
我国四代核电技术发展
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进度 |
项目 |
技术路线 |
设计容量 |
投产时间 |
业主 |
备注 |
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已建 |
中国实验快堆(CEFR) |
钠冷快堆 |
20 兆瓦 |
2010 年7 首次临界，2011 年7 月正式并网发电 |
中核 |
我国完全自主研发的第一座快中子反应堆，意味着中国第四代先进核能系统技术实现了重大突破，使中国成为世界上第8 个掌握快堆技术的国家 |
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已建 |
清华大学10 兆瓦高温气冷实验堆(HTR－10) |
高温气冷堆 |
10 兆瓦 |
2000 年首次临界，2003 年实现满功率运行 |
清华大学核研院 |
世界上第一座具有模块式高温堆特点的实验电站 |
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在建 |
石岛湾模块式高温气冷堆商用规模示范电站（HTR-PM） |
高温气冷堆 |
20 万千瓦 |
预计2017 年底前投产发电 |
华能集团、中核、清华大学 |
中国拥有自主知识产权的第一座高温气冷堆示范电站，也是世界上第一座具有第四代核能系统安全特性模块式高温气冷堆商用规模示范电站 |
资料来源：产业信息网整理
核能技术目前有两路径：一是核裂变，这个过程能释放出巨大能量，最初被用来制造杀人武器原子弹，后来发展到可以控制这个过程，使之缓慢持续释放能量，总算可以有和平用途了，就是今天争议相当激烈的核电技术。二是核聚变，这能够释放出更大的能量，但是这个过程至今还只能用来制造更大规模的杀人武器氢弹。科学家当然也很想将核聚变过程控制起来，使之能够为日常生活提供能源。
按照现有的主流技术方案，核聚变必须在高温高压的环境中才能进行，故这方面的研究统称为“热核聚变”。那种现在仍被有些科普作品描绘成最有希望的“托卡马克装置”（在强磁场约束中实现核聚变），也被归入热核聚变的范畴之内。热核聚变的研究通常需要投入巨资，并建造昂贵而庞大的设备。然而迄今为止还没有获得过任何成功。除此之外，也还有若干种别的聚变方案。这些相互竞争的方案，上演了一幕又一幕被该书作者称为“怪异历史”的活剧。
这本书的副标题中用“怪异”一词来修饰“历史”，也似乎是这类作品中不太常见的修辞用法。因为作者曾亲历和参与了某些事件，因而可以生动地写出历史故事。而这些历史故事，又是与长期以来人们因在能源方面的迫切需求而渴望实现核聚变，并因这种迫切而为相关的研究加入了更多复杂的内部与外部影响因素，从而让这些历史显得“怪异”。也正是这些“怪异”之处，让这本带有历史意味又兼具纪实风格的科普作品颇有可读性。
既然可控核聚变是人们力图用来解决能源问题的梦想，那我们究竟应该如何看待和评价这个梦想呢？人们当然可以从科学上来分析讨论，但除此之外，也许还有此书不太涉及的一些方面，即从发展、伦理、风险等方面对于这个梦想，以及人们追求这个梦想的相关行动进行讨论。你是否这样看呢？
其实对这类问题此书也有相当的涉及，只是作者论述时的立场是不鲜明的，似乎力图保持“客观”和中立。例如关于“冷核聚变”问题，弗莱施曼和庞斯两人的宣布的实验别人无法重复，他们自己又难以自圆其说，却仍有许多人坚定不移地支持他们，这是一个奇怪的现象。作者的解释是“冷核聚变”这个梦想实在太美好，“仅用科学是摧毁不了的”。这样的解释尽管也无懈可击，但终究显得有点太大而化之了。
如果从“利益”的角度去看问题，也许会得到更合理的解释。因为“热核聚变”是一种需要巨额资金和庞大设备的研究，所以在“主流科学界”的认可之下，“热核聚变”界长期享有巨额的科研经费。现在“冷核聚变”跑出来，又不需要巨额经费和大型设备，如果这个方向得到认可，“热核聚变”界能够得到的科研经费必将大大减少。
既然利益的因素是显而易见的，就使得对“冷核聚变”的任何打压都有动机不纯之嫌。这就形成一个非常麻烦的局面即使“冷核聚变”真的在科学上是错误的，那由谁来判定这一点同时又能取信于民呢？由“主流科学界”来判定吗？这有动机不纯之嫌；由“主流科学界”之外的人来判定吗？那又“不专业”，同样难以取信于民。也许正是这种两难局面注定了“冷核聚变”是打不死的。
你上面的这段分析，颇有SSK(科学知识社会学)的味道，当然这不是此书作者的立场。你说作者似乎力图保持“客观”和中立，其实，同样是按照科学哲学和科学编史学的立场来看，包括科学史家在内，观察也都是渗透着理论的，那种绝对的“客观”，至少在现实的实践中是不可能的。
我们今天常见的对核能的讨论中，经常会涉及有关核能研究的风险、利益和研究者的社会责任等话题，但此书作者这样的讨论，似乎隐藏了一种没有明言的预设，即人类对能源的需要是天然正当而且应该满足的，核聚变能的研究为了达到这一目标，也就无需质疑其附带或是天然地就带有的其他风险和毛病了，只要专心解决实现这一目标的技术问题就可以了。这样的做法，也正是过去传统科学史的写法，正是过去传统科普常见的立场。你的感觉相当敏锐。事实上，当我们将能源问题看成一个单纯的科学问题或技术问题时，往往已有了一个预设我们对能源的需求永远是正当的，永远应该被满足。其实这个预设是有问题的。先从一个比较浅的层面来看，每一次对原有能源需求的满足，实际上都会刺激起进一步的新需求。这一点经常被人们忽略，其实是毫不奇怪的供求关系经常是相互影响的。那么这种持续不断增长的新需求是不是永远都正当呢？这就涉及到更深的层面了，即我们以前讨论过的“无限发展”或“无限进步”的观念。在这种观念支配下，相信进步可以是无限的，因而对发展的追求也可以而且应该是无限的。在这两个“无限”之下，对电力或能源的无限需求才是正当的。而只要我们开始质疑“无限发展”或“无限进步”的观念，则我们对能源的无限需求也就会跟着受到质疑了。
对于核聚变，如果从人认识自然的角度进行研究，当然也无可厚非，尽管其风险仍是值得关注的。但现实是，人们当下往往把科学研究的目标指向实际应用，对核能的研究更是如此。要应用，就有应用的风险和问题，这既与科学技术的内容有关，也有超出科学技术所能控制的内容。后者，在传统的科普中通常是不被涉及的，而在新的科学文化传播中，则越来越成为重要的内容。《瓶中的太阳》这本书，本是传统科普类型的作品，但当我们有了不同的理念时，阅读和思考相关问题，却能走到讨论有关“发展”的问题上。这并非离题万里，因为这有关“发展”的问题，对于人类来说，其重要性显然是远远超出个别的具体科学技术问题的。
由此，我们既可以看到一种不同的读书和思考的方式，也可以体会，新型的科学文化传播的理想读物可能是什么样子。核聚变问题尽管离实际的应用还道路遥远，但有关的普及读物，也还是完全可以超越传统科普的形式的。
