從上世紀(jì)90年代中期以后，高溫氣冷反應(yīng)堆就是一個(gè)經(jīng)常出現(xiàn)在各種技術(shù)刊物中的高頻詞。而當(dāng)時(shí)就有人說這種先進(jìn)的反應(yīng)堆可以應(yīng)用到新一代的核潛艇上。如果真能實(shí)現(xiàn)必將天下無(wú)敵。那么已經(jīng)20多年過去了。高溫氣冷堆已經(jīng)發(fā)展到什么程度？到底能不能應(yīng)用到潛艇上呢？瀚海狼山（匈奴狼山）就來簡(jiǎn)單的分析一下。首先要說明什么是高溫氣冷堆。在搞明白什么是高溫氣冷堆以前，先了解傳統(tǒng)的核電站或者核潛艇的反應(yīng)堆的主要問題在哪里。反應(yīng)堆，也有人翻譯成反應(yīng)爐，其實(shí)就是把裂變?cè)隙逊旁谝黄穑M(jìn)行核反應(yīng)的裝置。目前雖然也有用熱核原理發(fā)電的裝置，不過都距離工業(yè)化還很遠(yuǎn)。因此當(dāng)代的商業(yè)和軍用的反應(yīng)堆，其實(shí)100%仍然是利用基本的裂變反應(yīng)原理來發(fā)電和產(chǎn)生蒸汽熱能的核裝置。最早的反應(yīng)堆，就是把鈾礦石和石墨塊堆積在一起，用來生產(chǎn)核武器需要的钚元素。

不過很快發(fā)現(xiàn)，這種反應(yīng)堆釋放的熱能和產(chǎn)生的蒸汽能量很大，可以直接用來發(fā)電。后來的民用核電站，就把反應(yīng)堆的這種副業(yè)當(dāng)成了主業(yè)。最早的民用反應(yīng)堆基本是壓水堆和沸水堆兩種類型。壓水就是高壓下的水；沸水就是承壓小的多，容易直接沸騰的水。這兩種反應(yīng)堆，都是把水作為反應(yīng)堆堆芯的二回路甚至是一回路半的冷卻劑。置換出堆芯的熱量產(chǎn)生高壓蒸汽來推動(dòng)汽輪機(jī)發(fā)電。這類堆芯只靠液態(tài)金屬和水來?yè)Q熱還不行，還必須用多種減速棒插入堆芯，控制中子的發(fā)生量和速度來控制裂變反應(yīng)的整體速度。這樣一來，所有這些堆的堆芯的安全性，就必須有兩個(gè)外帶的前提。第一，就是減速棒的插入是否準(zhǔn)確及時(shí)。如果減速棒群的插入被偶然卡住，或者因?yàn)橥ｋ娛鹿蕦?dǎo)致減速棒不能插入就麻煩了。第二，則是如果冷卻劑泄漏，或者冷卻水的循環(huán)泵壞了，也會(huì)麻煩大了。

這兩種風(fēng)險(xiǎn)，其實(shí)都曾經(jīng)發(fā)生過。甚至?xí)驗(yàn)橥饨绲牡卣稹⒑[等自然災(zāi)害，或人為的嚴(yán)重操作失誤等而同時(shí)出現(xiàn)。這樣堆芯的反應(yīng)就會(huì)持續(xù)而冷卻跟不上。就像爐子上一直干燒的水壺和鋁鍋一樣，堆芯的溫度會(huì)快速超過3000攝氏度，直接融化整個(gè)的堆芯和防護(hù)殼，甚至產(chǎn)生高溫高壓導(dǎo)致堆芯劇烈爆炸，出現(xiàn)頂級(jí)的事故。到了第三代核電，發(fā)明了在反應(yīng)堆安全殼的頂上，設(shè)置一個(gè)上千立方的大水罐，如果堆芯失控熔融，則爆炸力會(huì)把頭頂水罐內(nèi)大量的水直接炸下來，迅速淹沒安全殼下面已破壞的堆芯。但是這種辦法也只能維持最多1周。一周后散發(fā)熱量極大的熔融堆芯，會(huì)把數(shù)千方水最終“烤干”而導(dǎo)致不可收拾。那么有沒有一種堆芯，可以徹底不會(huì)出事故熔融呢。這就是第4代的高溫氣冷堆。高溫氣冷堆的設(shè)計(jì)，其燃料、減速棒和冷卻循環(huán)的這3套系統(tǒng)，與傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)完全不同。堆芯內(nèi)部根本沒有任何需要機(jī)械操縱的減速棒。而是有幾十萬(wàn)個(gè)特殊的核燃料球。整個(gè)堆芯就像一個(gè)簡(jiǎn)單的大爐膛。每個(gè)燃料球和我們過去燒的煤球差不多大。

這種“煤球”內(nèi)部是鈾燃料和碳化硅顆粒的混合物，外面包裹著一層石墨。反應(yīng)堆的冷卻劑是氦氣。氦氣幾乎不吸收任何輻射，因此可以直接交換出堆芯的熱量再去生產(chǎn)蒸汽。如果遇到問題停機(jī)，只需要簡(jiǎn)單的切斷950攝氏度氦氣的循環(huán)。此時(shí)反應(yīng)堆內(nèi)部的溫度會(huì)上升到1600度，幾十萬(wàn)個(gè)“煤球”不但不會(huì)像傳統(tǒng)堆芯一樣熔化外殼熔融成一塊，反倒會(huì)自動(dòng)反應(yīng)停止。因此叫高溫氣冷堆。安全性相當(dāng)?shù)暮?。不過弱點(diǎn)是功率密度太低。一個(gè)10萬(wàn)千瓦的堆芯，就需要長(zhǎng)寬高各10米的“大爐膛”來裝這些“煤球”。無(wú)法適應(yīng)內(nèi)部空間緊湊而功率密度要求極高的核潛艇；核動(dòng)力航母都不行。目前的技術(shù)只能用來陸地發(fā)電。正規(guī)航母和核潛艇上仍然是傳統(tǒng)的壓水堆。至于小虎鯨的堆，和這個(gè)高溫氣冷原理也不一樣。