什么是行波堆

比尔盖茨他之所以成为中国工程院外籍院士，是因为他最近两年就是频繁地造访中国，而且还是以泰拉能源公司董事长的身份来中国进行一些技术方面的交流，他来到中国的目的其实就是推销他的第四代核能技术行波堆，而现在泰拉能源已经和中国的核工业集团成立了一个合资公司，这个合资公司负责研发行波堆。

可能很多人会比较关心这个行波堆它对环境是不是有污染，这个问题其实中国的环境保护部副部长，国家核安全局局长刘华就和美国泰拉能源公司的董事长，也就是微软集团创始人比尔盖茨讨论过，他们给出的结论就是它的经济价值大于它对环境的污染，其实随着科技的发展，这个行波堆对环境的污染是微乎其微的。

这个核电安全和核电开发是未来的一个能源发展的一个大方向，全世界都是这个趋势。研发并推行行波堆这是具有很大的经济价值的一个工程，行波堆它从专业方面来讲是一种满足四代核能技术要求和安全标准的金属燃料钠冷却堆。它采用了铀锆合金燃料，周期很长，并且可以大量的使用贫铀。

然后它的利用率是非常的高地，它可以高效地利用铀资源，减少乏燃料卸出量等一些优势。这就是为什么我国会推行与发展行波堆的一个原因，它未来可带来的经济价值是非常非常大的，所以出于这种考虑，国家就将比尔盖茨选为中国工程学院的一个外籍院士，以此来肯定他对我国行波堆发展的一个贡献。

比尔盖茨，世界首富，身价876亿美元（2015年），他资助了全球最大的慈善基金会，而该基金会截止2012年9月30日时拥有资金约362亿美元。

比尔·盖茨曾经在几个场合下表示，他有三个理想。

第一个理想是每个人有一台电脑，都用上windows系统，这个他基本上实现了；

第二个理想是消灭艾滋病、结核病和疟疾，每个人有平等的医疗机会。而这个理想，他和他的团队正在做，捐钱无数。

那他的第三个理想又是什么呢？

让穷人都能够用上清洁经济的电

是的，这就是比尔盖茨的第三个理想：让穷人能够用上清洁经济的电！

怎么实现？

技术！

什么技术？

核技术！

如上图，我们的孩子以及中国的学生，不会因为家里用不起电而跑到街上借助路灯看书，但是，在世界上的某些国家和地区，这样的情景并不少见。

很多人反对核电，这是不争的事实。然而，另一个不争的事实是，越来越多的人正在因为一天的雾霾而影响了一天的心情。尤其是北京最近的雾霾，更是牵动了中国北方亿万人民的心。

很多人津津乐道于德国放弃核电，却不知德国每天都在用着来自法国的核电。

还有人说，我国铀资源少，发展核电不是根本之道。

真是这样吗？在天然铀中只占0.72%的铀235提供了那么大的电力，它们比金子还要宝贵，现在，就让我们一起来看看，如何点石成金——利用其余那99%的铀。

中子是关键

中子离我们很近很近，人体中很大一部分质量都是由中子提供的。在核电站中，中子又是必不可少的一环，它们就像一颗颗小子弹，不断地去击中铀235。

子弹的速度有快有慢，同样，中子的速度也如此，在反应堆中，铀235释放的中子叫做快中子，它们的速度大约是1.4万千米/秒，接近于光速的5％。

虽然快中子是铀235裂变放出来的，但铀235其实并不怎么喜欢自己鼓捣出来的东西，原因是快中子的速度太快了，中子在堆内停留时间太短。

这麻烦了，你要是不喜欢你自产的快中子，怎么让你们维持链式反应呢亲？

铀235不管这些，它还是喜欢慢中子，也叫热中子，即速度为2.2千米/秒的中子。

还能怎样？为了清洁的核电，只能去满足它了，所以得把中子的速度降下来，怎么降？

重水！

这又是个什么东西？

我们都知道氢有三种同位素，分别是氕（pie）氘（dao）氚（chuan），水分子H2O中的那个“氢”如果是氕，那么这样的水就是你天天喝的白开水，学术上咱们叫它“轻水”。

如果水分子中的那两个“氢”，一个是氕一个是氘，那么这样的水就叫“半重水”。

如果两个都是氘，那这样的水就叫“重水”。同理，如果两个都是氚，那就叫超重水。

如上图，把重水冻成冰，它会沉入水中，而右边的普通冰是浮在水上的。

重水对快中子有非常好的慢化效果，所以，如果使用重水当核电站的慢化剂和冷却剂，那是最好不过了，而这样的反应堆，就叫做“重水堆”。

但是重水很难提炼因此很贵，加上其他种种原因，所以只能退而求其次，使用咱们平时喝的白开水（当然，这是要多次提纯的），使用普通水的反应堆叫做“轻水堆”。而《一起愉快地聊核电》前面文章说的压水堆，它其实只是轻水堆的一种而已。

铀235不怎么喜欢快中子，但是对于铀238来说却是一个宝，它吸收一个快中子后会变成什么呢？

当然是铀239啦！

铀239是不稳定的，经过几天时间，因自身衰变后，会变成钚239，而钚239跟铀235一样，很容易发生裂变，且放出的能量比铀235还要大那么一点儿。

铀238“吃”进一个快中子后，变成铀239，再经过几次衰变最终变成钚239。

您瞧，原来这里的关键是快中子！

可是铀235不喜欢快中子呀！

怎么办？

其实，快中子之所以不能让铀235维持链式反应，这不是因为铀235绝对不吸收快中子，而是吸收的概率比较小而已。

你早说嘛，既然概率比较小，那就把概率搞大呗！

对头，在核燃料中增加铀235的浓度，如此，快中子与它反应的概率，也就是反应截面就增加了。

现在，链式反应可以维持了。

快中子也有了。

每一个铀235（或者钚239）裂变会产生2到3个快中子，这些中子呢，有的去维持下一步的裂变反应，有的被铀238吸收，于是，反应堆中，每消耗一个铀235（或者钚239），就会产生一个以上的钚239，瞧，核燃料不是越烧越少，而是越烧越多，它居然还能增殖！

所以，这样的反应堆，咱们就叫它“增殖反应堆”，又因为堆内主要是快中子，所以又叫“快中子增殖反应堆，”简称快堆。而前面咱们介绍的压水堆，它也可以归类到“热堆”里面，因为它使用的是热中子。

快堆的优势

现在的核电站对铀资源的利用率不足1%，而如果快堆技术成熟后，那么对铀资源的利用率将达到70%左右，又因为利用率提高了，那么，之前根本不具备开采价值的贫铀矿，甚至是海洋中的铀资源也变得值得开采了，如此，世界上可开采的铀资源将提高千倍，而我国铀资源少的问题也将迎刃而解。

中国的快堆

我国的“华龙一号”属于先进的第三代反应堆，而“快堆”技术则属于各国争相发展的第四代反应堆。距离天安门直线距离不到40千米的房山有一座实验性质的快堆——中国实验快堆，2011年7月21日成功实现并网发电，发电功率20兆瓦。

瞧，这也从另一个角度反驳了一些人的观点：核电那么安全，怎么不建在北京？

只要各方面条件合适，比如占地少等等，这不就建了吗？

图为中国实验快堆外景。

中国实验快堆采用金属钠作为冷却剂，它属于钠冷快堆；同理，使用氦气作为冷却剂的叫做气冷快堆。

行波堆

比尔盖茨为了实现其第三个理想，筹资建立了一家能源公司，发展一种叫做“行波堆”的反应堆技术。虽然很多细节上跟目前世界上主流的快堆技术有所不同，但其出发点依然还是实现对核燃料铀238的充分利用。

行波堆示意图，黄色的为正在反应的核燃料，绿色的为待增殖的核燃料，运行时，一边消耗核燃料一边又生产核燃料，核燃料利用率很高，燃烧和增殖就像一个波一样，从反应堆的一端慢慢移动到另外一端，所以叫做行波堆。裂变区的移动速度极其极其缓慢，可以数十年不用换燃料（wiki和某篇英文文章上说，裂变区的移动速度为一年移动1厘米，但这个数据还需要多番核实，仅做参考而已）。

无疑，不管是比尔盖茨看好的，这种难度很大的“行波堆”技术，还是目前世界主流的快堆技术，任何一个在未来获得成功都是全人类的福音。

虽然快堆技术令人向往，但还是有人不这么看，他们的观点是：我家住在四季如春的地方，夏天不用开空调，连风扇也不用，冬天不用电取暖，我们并不需要那么多电。

好吧，我们暂时认为这样的人间美地是存在的，但是，你总得消费，而你消费的每一样东西都会有电力的成本在里面，你买到的任何商品都直接或间接地包含了电价，电力供应不足，电就会涨价，商品的成本也会跟着涨。反之，若电力能极其廉价地生产出来，那么绝大部分商品的价格也会跟着降。

虽然我们对家里的宽带有这样或那样的埋怨，但一个事实却无法否认：十几年前，谁要是听说谁家安装了两兆的宽带，都会一脸羡慕的表情，而现在，普通家庭的宽带可以到20兆，50兆带宽也在逐年增多，但是价钱，却还没有以前的两兆宽带贵，这是光纤技术带来的。

能源消费有且只有两种趋势，要么越来越贵，要么越来越便宜。而现在的趋势是越来越贵，放心，它一点儿也影响不了那些有钱人，但我们普通大众就不同了。

算啦不说了，这湿冷的冬天，因为舍不得开取暖器，身上有点儿小冷，我得出去抖一抖，再见！

（寒木钓萌注：本文由“科普中国”出品，《一起愉快地聊核电》系列文章已发布5篇，后面还有，请您关注）

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根据相关媒体得报道，由于不可抗力因素，中国核电集团与美国泰拉能源在第四代核电技术领域展开的相关合作项目宣告终止。这场耗时三年并且具备无限美好前景的未来核电技术合作研究项目突然之间宣告终止让人无限惋惜的同时跟让人产生许多疑惑，为什么好好的合作研究项目突然之间宣告终止。想必大家不说则明——必然与美国政府脱不开关系。

美国政府直接干预

据知情人士透露，随着美国政府对中国国内国有企业的相关制裁升级，凡是与中国相关企业有着合作项目的企业都无法摆脱被调查的命运。其中美国泰拉能源也不例外。随着美国政府相关机构对泰拉能源施加压力，最后导致美国泰拉能源突然之间宣布与中国核电集团终止相关第四代核电合作研究项目。

在合作破裂之前，中国核电与美国泰拉能源之间共同合作的第四代核电技术具备极高的未来发展前景。其中美国泰拉能源是盖茨旗下的核电技术研究公司，具备极强的核电技术研发与实践能力。同时中国核电集团与其进行合作，并提供相关技术与资金支持同时也是研究项目组的核心研究组之一。自成立以来，中国核电集团发展稳步向前。至2020上半年，中国核电集团已经实现突破232亿元的营收收入。

但是随着美国政府对相关中国企业的制裁和约束升级，盖茨旗下的泰拉能源被迫受到来自美国能源部的相关调查与指控，并且美国能源部捏造各种虚假证据对于中国核电与美国泰拉能源之间进行的合作项目提出了泄密的虚假指控。并且美国能源部颁布了相关法规对于与中国企业之间的合作进行了进一步的约束。迫于压力美国泰拉能源宣布终止与中国核电集团就第四代核电技术合作研究项目。

中国人与中国企业自古以来就秉承着自强不息的精神。美国对于我们的约束总将是暂时的，我们相信凭借我们自身的努力可以闯出自己的一片天空。

行波堆（Traveling Wave Reactor，TWR），是一种满足四代核能技术要求和安全标准的金属燃料钠冷快堆，被列为第四代核电技术。与其他核电技术相比，它具有高效利用铀资源、减少乏燃料卸出量等优势，可以在贫铀条件下运行数十年，产生的废料远少于常规反应堆。  

行波堆不同于现有商业化的堆，通过对抑制堆芯燃料的分布和运行，核燃料可以从一端负级启动点燃，裂变产生的多余中子将周围不能裂变的U-238转化成Pu-239，当达到一定浓度之后，形成持续的裂变反应，同时开始焚烧在原位生成的燃料，形成行波。

厦门大学能源研究院的工作简报显示，2009年12月，经过与泰拉能源公司内部及合作伙伴充分讨论、酝酿，并由比尔·盖茨和主要投资人认可，厦门大学能源研究院协助泰拉能源公司完成并向国家能源局提交了一份合作计划建议书。

该院院长李宁表示，泰拉能源公司详细分析了中国的核发展状况和规划，以及主要研究核能的研发单位和核电成本，非常推崇中国率先发展核能所取得的丰富成果。因此，决定首先到中国来推广这个行波反应堆先进技术。

据介绍，泰拉能源公司计划10年内建成行波堆示范工程，15年内实现商业化建设。

扩展资料：

行波堆的发展历史

行波堆的想法可追溯到20世纪，1958年Saveli Feinberg首次提出了反应堆堆芯自增殖的概念，并称之为“breed and burn”反应堆。Michael Driscoll 对这一概念进行了更深入的研究，并在1979年发表了相关的论文。

此后，1988年Lev Feoktistov，1995年EdwardTeller和Lowell Wood，2000年Hugo van Dam 以及2001年HiroshiSekimoto也先后发表了相关的研究论文。

迄今为止，全球还没有建造真正的TWR。但是2006年，Intellectual Ventures成立了一家名字叫做TerraPowerLLC的子公司，对这种行波堆的概念进行工程化设计和经济性评价。

TerraPower设计了低功率到中等功率（30万千瓦）到大功率（约100万千瓦）的几种不同的级别的反应堆，开发出了一个实用的设计。

参考资料来源：百度百科－行波堆