自19世紀末人類開始發現核能以來，經過200余年的發展，核能、核技術的研發與應用不斷取得實質性突破，現在已經與人們的生活和工作緊密相連。
核電是人類利用核能推動經濟發展，造福社會的主要形式之一。從上世紀50年末前蘇聯建成首座商用核電廠以來，目前全球建成在運核電機組已達450余臺。
同時，60余年間，核電技術也經歷了從一代原型堆到二代商業化反應堆，再到三代先進大功率核反應堆的迭代升級，以及對安全性、經濟性更高的四代核電技術的探索和實踐。
全球核能發展簡史
核能（nuclear energy）是人類歷史上的一項偉大發現，這離不開早期西方科學家的探索發現，他們為核能的發現和應用奠定了基礎。
科學家對核能的探索，最早可追溯到19世紀末英國物理學家湯姆遜發現電子開始，人類逐漸揭開了原子核的神秘面紗。
●1895年，德國物理學家倫琴發現了X射線。
●1896年，法國物理學家貝克勒爾發現了放射性。
●1898年，居里夫人與居里先生發現放射性元素釙。
●1902年，居里夫人經過三年又九個月的艱苦努力又發現了放射性元素鐳。
●1905年，愛因斯坦提出質能轉換公式。
●1914年，英國物理學家盧瑟福通過實驗，確定氫原子核是一個正電荷單元，稱為質子。
●1935年，英國物理學家查德威克發現了中子。
●1938年，德國科學家奧托·哈恩用中子轟擊鈾原子核，發現了核裂變現象。
●1942年12月2日，美國芝加哥大學成功啟動了世界上第一座核反應堆。
●1945年8月6日和9日，美國將兩顆原子彈先后投在了日本的廣島和長崎。
01 第一代核電技術（20世紀50年代中期至60年代中期）
核能在軍事上展示出巨大的威懾力后，開始向發電領域拓展。1954年，前蘇聯建成了世界上第一座商用核電廠——奧布靈斯克核電廠，開啟了核能應用于能源、工業、航天等廣泛領域的先行示范。
世界上第一座商用核反應堆，奧布靈斯克核電站
1957年，美國建成功建成功率為90MWe的希平港原型核電廠，容量是奧布靈斯克核電廠容量（5MWe）的16倍。
前蘇聯、美國的原型機投入商運，證明了利用核能發電的技術可行性。國際上把上述實驗性和原型核電機組稱為第一代核電機組。
第一代核電技術起始于20世紀50年代中至60年代中期。
第一代核電技術主要特點是：多為早期原型機，使用天然鈾燃料和石墨慢化劑。設計上比較粗糙，結構松散，盡管機組發電容量不大，一般在30萬千瓦之內，但體積較大。且在設計中沒有系統、規范，科學的安全標準作為指導和準則，存在許多安全隱患。它的意義在于，具有研究探索的試驗原型堆性質，證明了核能發電的技術可行性。
第一代核電廠主要堆型有：美國希平港核電廠、德累斯頓核電廠、英國卡德霍爾生產發電兩用的石墨氣冷堆核電廠、前蘇聯APS-1壓力管式石墨水冷堆核電廠、加拿大NPD天然鈾重水堆核電廠。
02 第二代核電廠（20世紀60年代至90年代）
在上世紀60年代后期，核電迎來二代核電技術時期。相比一代核電技術，二代核電技術是較為成熟的商業化反應堆，使用濃縮鈾燃料，以水作為冷卻劑和慢化劑，其堆芯熔化概率和大規模釋放放射性物質概率分別為10-4和10-5量級。反應堆壽命約為40年。二代核電廠的意義在于，證明了核電發電技術可行性，以及其可與火電、水電競爭的經濟性。
在第一代核技術的基礎上，二代核電技術實現了商業化、標準化，單機組的功率水平在第一代核電技術基礎上大幅提高，達到百萬千瓦級。
上世紀70代，因石油漲價引發的能源危機促進了核電的發展，目前世界上商業運行的四百多座核電機組絕大部分是在這段時期建成的。在國內，我們熟知的秦山核電廠、田灣核電廠機組采用的都是二代核電技術，在福島事故之后，相應地得到了改進。
秦山核電站（圖片來源于網絡）
二代核電廠的主要堆型有：壓水堆（PWR）、沸水堆（BWR）、重水堆（PHWR）、石墨氣冷堆（GCR），以及石墨水冷堆（LWGR）等。
技術路線上，美國西屋公司為代表的Model系列、System80（1050MWe，2環路壓水堆）以及一大批沸水堆（BWR）均可劃入第二代核電廠范疇。法國的CPY，P4，P4′也屬于Model系列標準核電廠。日本、韓國也建造了一批Model412、BWR、System80等標準核電廠。
03 三代核電技術（20世紀90年代至今）
1979年三里島、1986年切爾諾貝利核電廠事故爆發后，上世紀90年代，美國和歐洲先后出臺《先進輕水堆用戶要求文件》（URD文件）和《歐洲用戶對輕水堆核電廠的要求》（EUR文件）。國際上通常把滿足這兩份文件之一的核電機組稱為第三代核電機組。
相較二代核電技術，三代核電廠是具有更高安全性、更高功率的新一代先進核電廠。其堆芯熔化概率和大規模放射性物質釋放概率分別為10-7和10-8量級。反應堆壽命約60年。
三代核電廠的主要堆型有先進沸水堆（ABWR）、非能動先進壓水堆（AP1000）、歐洲壓水堆（EPR）等。System80+已獲美國NRC批準，但美國已經棄用。
中國自主產權的“華龍一號”、“國和一號”和“玲龍一號”屬于三代核電技術中的杰出代表，已成為國際聞名的“中國名片”。當地時間2021年5月20日1時15分，“華龍一號”海外首堆工程——巴基斯坦卡拉奇2號機組正式投入商運。
第四代核電技術概念由1999年6月美國克林頓政府的能源部首先提出，并得到中國、英國和日本等一些國家的支持。
第四代核電技術是指待開發的先進核電技術，主要特征是擁有更好的經濟性，安全性高和廢物產生量少，無需廠外應急，并具有防止核擴散能力。第四代核電堆型代表有鈉冷快堆、極高溫氣冷堆、鉛冷快堆、氣冷快堆、熔鹽堆和超臨界水堆等。
微軟創始人比爾·蓋茨推動的行波堆技術，以及我國自主研發的高溫氣冷堆、快堆屬于四代核電廠范疇。
在四代核技術研發和實踐方面，中國走在了世界前列。
2006年12月25日，華能、核電、清華三方成立華能山東石島灣核電廠20萬千瓦級高溫氣冷堆核電示范工程。10MWe試驗電站已建設成功。
2010年10月21日，由中核集團中國原子能科學研究院自主研發的中國第一座快中子反應堆——中國實驗快堆（CEFR）達到首次臨界。
這是我國核電領域的重大自主創新成果，意味著我國第四代先進核能系統技術實現了重大突破。由此，我國成為繼美、英、法等國之后，世界上第八個擁有快堆技術的國家之一。
2012年12月9日，華能石島灣核電廠重新開工建設。石島灣核電廠的開建，標志我國在四代核電的技術研發上已處于世界領先地位。
石島灣高溫氣冷堆核電廠示范工程
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