就像每個人手里的手機，每一年都在進化升級。核電站也如此，它一直在進步，每次升級的宗旨是比上一代更安全更經(jīng)濟。從1954年開始到現(xiàn)在，核電站的發(fā)展已有60多年歷史，現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)展到第三代，并正在研制第四代。

第一代反應堆

　　第一代反應堆是從上世紀50年代開始建設的，主要是美國、俄羅斯、法國和英國建造的首批原型堆。那個年代的反應堆最主要的目的不是生產(chǎn)電力，而是為了核威懾。尤其是在20世紀50至60年代，工業(yè)濃縮鈾技術還沒有成熟，同時各國又希望擁有核威懾的工具，所以反應堆使用重水或石墨作慢化劑，以天然鈾為燃料。

　　在前面的篇章中，咱們已經(jīng)了解，鈾235不是很喜歡快中子，它喜歡慢中子，而對中子慢化效果最好的是重水。現(xiàn)在的壓水堆使用普通水作為慢化劑，為了維持鏈式反應，必須把天然鈾中的鈾235濃度提高到2%至4%，但因為重水對中子的慢化效果實在太好，所以，即使是沒有經(jīng)過濃縮的天然鈾也能維持鏈式反應。

　　然而，重水堆產(chǎn)生的副產(chǎn)物(钚、氚)比輕水堆(比如壓水堆)產(chǎn)生的更多，而钚又是制造原子彈的原料，氚是制造氫彈的原料，因此，如果某個國家掌握重水反應堆技術后，只需天然鈾就可以運行核電站，并通過此生產(chǎn)核彈所需原料。

　　2015年7月14日，經(jīng)歷了長達兩年的拉鋸式談判，伊朗與中美俄英法德六國宣布達成全面協(xié)議，而協(xié)議的一個重要內(nèi)容之一是改造伊朗的重水堆，使其不具備生產(chǎn)核彈所需原料的能力。圖為2013年11月伊朗核問題會議現(xiàn)場。

　　世界上第一座并網(wǎng)發(fā)電的核電站建于1954年，位于前蘇聯(lián)的奧布寧斯克。有趣的是，奧布寧斯克這座城市的友好城市是美國的橡樹嶺，還有中國的綿陽。奧布寧斯克核電站安全運行了近50年后，2002年4月俄羅斯原子能部宣布，正式關閉這座核電站，并將其建成一座核能博物館。

　　除了并網(wǎng)發(fā)電的，第一代反應堆還包括早期的那些實驗堆。世界上第一個能生產(chǎn)出電力的是美國的實驗反應堆EBR-I，最初，這個反應堆生產(chǎn)出的電力只夠點亮實驗室的4個150瓦的燈泡，后來經(jīng)過改進，最終可為整個實驗室供電。

第二代反應堆

　　第二代反應堆主要是20世紀60年代后期建成的商業(yè)反應堆，上世紀70年代，石油大漲價引發(fā)能源危機，這促進了核電的大發(fā)展。目前，世界上商業(yè)運行的400多座核電站大部分屬于第二代反應堆。

　　第二代反應堆在安全和經(jīng)濟上都有了大踏步的前進，然而，第二代反應堆只是一個籠統(tǒng)的稱呼，并不代表反應堆技術一直停留在20世紀70年代左右，它一直在發(fā)展中前進，以至于有的堆型被劃分到了“二代加”的范圍。總的來說，越晚建造的反應堆，技術較前面的完善。而我國的第一座核電站泰山核電站直到1994年4月1日才開始投入運營。

第三代反應堆

　　第三代反應堆是從第二代改進或者改良而來的，同第二代相比，第三代反應堆在安全性和經(jīng)濟性上繼續(xù)提高，同時，通過卓越的設計，第三代反應堆縮短了建造周期，簡化了運行維修，增加堆的壽命達60年以上。

　　我國的“華龍一號”屬于第三代反應堆，采用“非能動”和“能動”相結合的方式。所謂非能動，就是要求在遇到嚴重的突發(fā)情況后，在72小時內(nèi)，也就是三天三夜在沒有外部電源的驅動和工作人員不做任何安全操作的情況下，核電站也能保證安全。也就是說，我國的華龍一號在遭遇類似日本福島核電站遇到的9級地震和海嘯，甚至是遇到了更嚴重的災難，在全廠斷電和沒有人員干預的情況下，也能保證72小時的安全。

　　下面我們具體來看看，何為“非能動”。在最惡劣的情況下，核電站失去電源，此時最緊要的一步是熄火——把反應堆停下來。在反應堆出故障時，上方的控制棒因為溫度、壓力和密度等因素的變化，從而觸發(fā)控制棒落下，而控制棒的落下并非電力驅動，采用的是自然重力落下。停堆以后還沒完，因為反應堆還在放出余熱，如果這個余熱不及時排除，就會導致像福島核電站那樣的氫氣爆炸。而華龍一號在排除余熱的方式也是非能動的。

　　在全廠斷電的情況下，第一回路的水將建立自然循環(huán)，把堆芯產(chǎn)生的熱帶走。第一回路建立循環(huán)還不夠，還需要讓第二回路在不借助電力的情況下工作。第二回路上方有一個大水箱，叫做“事故冷卻水箱”，其在重力的作用下能長時間連續(xù)流下，冷卻第一回路的水。假設上面的措施都不管用，還有另一個超大的水箱，其在重力的作用下自行流下，冷卻堆芯。

　　補水箱不依靠外力和人為控制，僅靠溫度差、壓力差等物理變化自行啟動，并依靠重力流下。補水箱很大，加上其他水箱，可連續(xù)流三天。以上只是舉了幾個例子，實際上，非能動還包括將反應堆內(nèi)的高熱蒸氣通過自然對流等方式傳遞到安全殼外面等等。

第四代反應堆

　　未來屬于第四代反應堆。它將實現(xiàn)以下目標：大幅度提高對鈾資源的利用率，最大限度地減少廢物排放，降低投資和運行成本，進一步提高安全性，擴展核電站的其他用途如產(chǎn)氫、海水淡化等等。第四代反應堆主要是以《一起愉快地聊核電》前面的文章中講到的“快中子增殖反應堆”為主，預計2035年左右實現(xiàn)商用。

　　在未來幾十年內(nèi)，世界各國新建的反應堆將以第三代為主，直到第四代反應堆走向成熟。生產(chǎn)電力其實只是核能的一個重要應用，實際上，無論是太空探索還是醫(yī)療健康，人類已經(jīng)離不開核技術。