王教授，其实今天过来不仅仅是这些事情，还有一件事情相求。”吕司长突然有些严肃地说道。

  “都是为了国家在做奉献，那里有什么求不求的，阁下言重了。”王峰正襟危坐道。

  “不不不，按道理来说不应该麻烦你，这本来应该是我们这一群老头子的事情，但是这一项技术迟迟得不到突破，我们都很着急啊！”吕司长有些无奈地说道。

  “不要着急，科研这种事情急不得的。”王峰拿起茶壶给对方倒了一杯茶，然后继续说道：“不知道是什么事情，居然让您这么急，难道比乏燃料的处理装置还重要？”

  “确实，乏燃料的处理装置只是推开了了核时代的大门，但是想要迈进去的话，还需要一项关键的技术。”

  王峰：？？？

  恕我直言，我真不知道还有什么关键技术，总不可能是核技术本身吧？

  “王教授是大科学家，肯定知道我们现在的核技术烧的燃料是什么，自然界中也只有铀235能够自然地发生裂变，而这一核素在铀之中只占到0.7%的比例。”

  “的确，除了铀235之外，还有铀233和钚239都可以自然发生裂变，但是太少了，所以就没有计入。”王峰补充道。

  “在这之前，这些核素都是只能提纯出来，也就是用离心机把铀238和铀235分离开，然后才能进行裂变反应。”

  “铀235是可以使用的燃料，但是铀238却都给浪费掉了，这种占比例最大的核素就直接浪费掉了。”

  “是啊，确实可惜。”

  “王教授，你是专家，应该听说过把铀238给利用起来的技术吧？”

  “确实，第四代核技术，不就是来干这个的嘛？”

  解决空气污染和全球变暖，现在已经成为全世界都在关注的话题，而最主要的解决办法就是要控制普通化石能源的使用量，大力开发和使用各种可再生的清洁能源。

  太阳能，水能，风能以及地热能等等，都是非常好的清洁能源，但与这些清洁能源比较，核能显然更具有优势，几乎可以达到零排放的要求。

  所以，全世界很多国家都在大力开发核能，我们国家同样也将核能视为，未来主要的清洁能源。

  第四代核电反应堆Gen-IV的概念最先是在1999年6月召开的美国核学会年会上提出的。

  在当年11月该学会冬季年会上，进一步明确了发展Gen-IV的设想。美国、法国、日本、英国等核电发达国家在2000年组建了Gen-IV国际论坛，拟用2~3年的时间完成制定Gen-IV研发目标计划。

  这项计划总的目标是在2030年左右，向市场上提供能够很好解决核能经济性、安全性、废物处理和防止核扩散问题的Gen-IV。

  实现人与自然和谐共存和可持续发展是人类所追求的理想境界。在中国灿烂的五千年的文化中，始终贯穿着天人合一的构思。在世界各国追求工业化的过程中，出现了能源和环境这一对矛盾，而能源供应的模式不是可持续的，必须进行重大调整。可持续发展成了人类进入新世纪之后所面临的首要问题。

  人们注意到电力市场竞争的压力可能会对核电的运行安全产生不利影响。但研究表明，最成功的商业核电厂和最安全的核电厂之间存在着密切的关联。三哩岛核电站和切尔诺贝利核电站发生的事故及其影响证明：核安全是核工业发展的生命线。安全可靠性已经成为核电厂的商业要求中一个不可或缺的部分。

  世界大多数国家电力市场上的竞争日趋激烈，迫使电力生产商和它们的供应商更加关注它们的运行成本和投资的盈利能力。现有的核电系统在这样的市场上显得初投资太高、建设期太长和项目规模太大。核工业要生存下去并保持繁荣，就需要执行商业化的、以利润为导向的方针。

  从总体上看，核动力在中期和远期的市场中都具有竞争潜力。但是，要使这种潜力变为现实，还要在许多方面付出极大的努力，包括必须能在不危及安全的前提下大幅度降低成本，包括运行和维护费用，并使电厂的可利用率达到较高水平。

  面对上述挑战，国际核能界正在进行多方面的研究和调整，其中一项举措就是对第四代核能系统的研发。包括有关国家zhengfu、工业界、电力公司、大学、实验室、研究院所都不同程度地关注或参与这个研发。每年的研发费用超过20亿美元。

  按广泛被接受的观点，已有的核能系统分为三代：

  （1）上个世纪50年代末至60年代初建造的第一批原型核电站；

  （2）60年代至70年代大批建造的单机容量在600~1400 MW的标准型核电站，它们是世界上正在运行的439座核电站（2002年6月统计数）的主体；

  （3）80年{BANNED}始发展、在90年代末开始投入市场的先进轻水堆（ALWR）核电站。

  Gen-IV先进核能系统的概念还比较模糊，国际上也没有一个确切的定义。但是，这里已经明确的是“先进核能系统“，而非“先进反应堆“。其应满足安全、经济、可持续发展、极少的废物生成、燃料增殖的风险低等基本标准。

  具体来说，研发Gen-IV的目标有三类：

  可持续能力目标

  按照比较权威的定义，可持续能力的本质是如何维系地球生存支持系统去满足人类基本需求的能力。对一个特定系统而言，是其在规定目标和预设阶段内可以成功地将其发展度、协调度、持续度稳定地约束在可持续发展阈值内的概率，也就是其成功地延伸至可持续发展目标的能力。Gen-IV的可持续能力目标包括燃料的有效利用、废物管理和在物理上对核扩散的限制。即：

  可持续能力目标1：Gen-IV将为全世界提供满足洁净空气要求、长期可靠、燃料有效利用的可持续能源。

  可持续能力目标2：Gen-IV产生的核废料量极少；采用的核废料管理方式将既能妥shan地对核废料进行安全处置，又能显著减少工作人员的剂量，从而改进对公众健康和环境的保护。

  可持续能力目标3：Gen-IV要把商业性核燃料循环导致的核扩散可能性限定在最低限度，使得难以将其转为军事用途，并为防止恐怖活动在物理上提供更有效的措施。

  安全可靠性目标

  在核能系统的研发和运行中，安全可靠是优先考虑的基本因素。在正常运行或假想的瞬态工况下，核能系统都必须保持其安全裕量，防止事故发生，并有有效的事故缓解措施。同时，要求有很高的运行可靠性。

  多年来，改进核能系统的安全可靠性，降低厂外放射性释放的频率和程度，降低严重事故发生的概率，一直是明确的趋势。Gen-IV要通过进一步的改进达到更高的安全可靠性，更好地保护员工、公众的健康和环境。在这方面，Gen-IV也有三个目标：

  安全可靠性目标1：Gen-IV在安全、可靠运行方面将明显优于其它核能系统。

  这个目标是通过减少能诱发事故或使一般事故演变成严重事故的事件、设备问题和人因问题的数量来提高运行的安全性。这个目标也通过强化可靠性来提高核能系统的经济性。要达到这些运行目标、支持强化公众信心的安全示范，需要提出相应的要求和进行精心的设计。

  为了将安全可靠性提高到最高水平，第四代核能系统必须继续采用工业界与监管机构为增强公众信心而建立的有关法规，并采用未来的先进技术。

  经济性目标

  Gen-IV将采取重大步骤以降低新建核电厂的投资费用和财务风险，否则其在可持续能力、安全可靠性方面的优点会被较高的资本费用和发电成本以及相应的高风险所淹没。长期以来，核电站主要是带基本负荷运行。

  这种情况正在发生变化，全球能源市场正在由管制向解除管制过渡，会有更多的独立发电公司和商业电厂业主（运行者）进入解除了管制的电力市场。

  这意味着正在研发中的核电站要考虑更多的潜在的电厂业主，未来的核能系统要适应不同的要求，包括负荷跟踪和功率较小的机组。我国已建和在建的多数核电站的经济竞争性不理想。随着我国能源事业的发展和电力体制改革的不断深化，提高核电经济性的要求也将更为迫切。

  新建核电厂的单位造价（$1500~2000/kW，是化石燃料电厂单位造价的2~4倍）和较长的建造时间、审批时间、退役时间，与其它电力生产方式是不能相比的。

  说了这么多，其实关键性的问题无非也就是三点，一个是安全性的问题，老生常谈了；第二个就是增殖堆，实现核燃料的增值，提高核燃料的利用效率；第三个就是要有利可图。

  “第四代反应堆啊！”王峰看完材料，有些感慨道。从一穷二白到现在的核电大国，这些年我们付出了多少，只有自己知道。

  “第三代反应堆的技术我们基本上吃透了，现在还可以向外输出核电技术，所以安全性的问题基本上不大，但是增殖这一块儿，我们却始终突破不了。”吕司长有些无奈地说道。

  他说的这个问题不是个性的问题，而是全世界共性的问题。

  “我们虽然做了一些工作，但是这些工作很不理想啊。”吕司长又拿出一些材料给王峰看。

  “这些东西不少还是保密的吧，我看合适吗？”王峰推脱到。

  “您要是都不合适的话，那就没有合适的人了。”吕司长笑了笑，对于王峰这样的科学家来说，如果他都不合适的话，那就真的没有合适的人了。

  “看您这话说的，我的水平也就一般，全赖大家厚爱。”王峰客气了一下，然后就拿起了资料。

  目前，中国在建核电机组容量已连续多年处于世界第一，并且这些核电站的各项技术都处于世界最高水平，比如说第四代核电使用的高温气冷堆技术。

  高温气冷堆核技术是安全性极高的第四代核技术，是与探月过程，深海下潜以及大飞机一样，也是我国十六个科技重大专项之一，其重要性不言而喻。

  之所以叫高温气冷堆，是因为它在冷却过程中不是使用水，而是采用惰性气体氦气来冷却的，使用氦气的主要特点是能够充分吸收热量，从而产生700多度的高温，而现在普遍使用的水冷反应堆则只能产生300多度的高温。

  在出口处能够产生更高的温度，也就能让发电效率更高，使用高温气冷能让发电效率提高30%以上，是目前发电效率最高的核反应堆。

  它的反应堆使用的是，耐高温的石墨和碳砖所砌成的一个像炉子形状的装置，内部则装满了耐高温石墨制成的圆形的燃料球，而那些产生高温的放射性物质则被做成更小的颗粒放入到燃料球中。

  高温气冷堆不只是能发电，其应用也比较广，还可以用于石油，化工以及炼钢等领域，同样可以为这些行业提供高温热能，所有说它的市场前景比较广阔。

  而高温气冷堆的核心就是它具有很高的安全性，这也是它被称为第四代核技术的原因之一。

  例如说以前的反应堆当在工作中温度过高时，就会用水去为其冷却降温，而高温气冷堆则是将燃料做成直径只有0.5毫米的颗粒，再分散在高温石墨做成的燃料球里面，只要温度不超过1600度，所有的核反应都在燃料球内部进行，也就不会有反射性物质的外泄。

  而且现在的燃料颗粒中还会添加一些新的物质，例如会添加铀238这种与铀235特性相差很大的原子，当铀235反应剧烈时，铀238利用其并不活泼的特性从而能抑制住铀235的过快裂变，这就相当于增加了一道天然的安全防护墙。

  而且铀238吸收了中子之后能够变成可以用作核燃料的钚239，可以说是一举两得。