在反应堆这个大家族中，有一个与众不同的独特成员——快中子增殖堆（简称快堆）。一般反应堆里的燃料是越“烧”越少，而快堆的燃料却是越“烧”越多。也就是说，它能增殖燃料，所以人们给它起了个“增殖反应堆”的名字。

快堆为什么具有这种不同凡响的本领呢？

这还得先从核裂变反应说起。在一般的反应堆中，只能用铀—235或钚—239作为核裂变燃料来维持链式反应，而占天然铀99.2%的铀—238不能发生裂变反应，白白地浪费掉了。随着对反应堆物理研究的深入，人们发现当轰击铀核的中子能量大于0.1兆电子伏时，能使铀—238转化为可裂变的钚—239。我们把能量大于0.1兆电子伏的中子称为快中子，能量在0.1兆电子伏到1电子伏之间的中子称为超热中子，而能量小于1电子伏的中子就是普通反应堆中引发裂变反应的热中子。

快堆是利用快中子来引发裂变反应的。一方面，它也和压水堆一样消耗核燃料，另一方面快中子又不断地轰击铀—238，使其转化成为钚—239核燃料原子核，就可以生成十几个钚—239原子核，这就是核燃料越“烧”越多的秘密。当然，在这个过程中，铀—238还是减少了。只要不断地添加铀—238，快堆就能在提供能量发电的同时，生产出大量的核燃料钚—239来。这些新产生出来的钚—239不仅可以提供给自身使用，也可以通过后处理不断地提取出来，供给压水堆使用。

正是由于快堆既可以吃“细粮”（铀—235），又可以吃“粗粮”（铀—238），所以它的应用不仅使天然铀资源的利用率提高到了70%以上，而且也在一定程度上解决了如何处理压水堆“烧”过的大量乏燃料（含有大量的铀—238）这个头痛的问题。可以说，快堆是最有发展前途的堆型。

除了显著的增殖效果，快堆还具有体积小，功率大，冷却剂出口温度高的优点，因此已引起世界各国的广泛重视。美国最早研究建造了FBR—1、FBR—2和恩利柯费米实验快堆；英国建造了唐瑞快堆；法国在20世纪70年代建成了电功率为45万千瓦的“凤凰”快堆，80年代建造了“超凤凰”商业快堆。目前，法国建成的大型商用快堆功率已达120万千瓦。(www.daowen.com)

我国也在积极开发研究快堆核电厂。中国原子能研究院于1990年11月成立了快堆研究中心，这标志着我国核能利用技术进入了新的阶段。快堆研究中心已经在2000年前建成2万千瓦电功率的实验快堆。这是我国已成为民世界上少数拥有快堆的国家之一。

快堆中利用的中子能量在0.1兆电子伏以上，所以就要求选用传热性能好而中子慢化能力小的冷却剂。因此利用水来作为慢化剂是绝对不行的。目前能用作快堆冷却剂的材料主要是液态金属钠和高压氦气。由于氦气的使用在技术上比较复杂，所以一直处于实验室阶段，而钠冷却剂已广泛应用于当前的运行快堆中。金属钠的熔点低，而沸点很高，导热性能比水高许多倍，又不易慢化中子，是十分理想的快堆冷却剂。但是钠遇到水会发生化学反应，因此为了防止在蒸汽发生器换热管道破裂时钠水反应危及堆芯，产生放射性物体泄露，通常在一回路和蒸汽动力回路之间再设一个中间钠回路。

20世纪90年代初，俄罗斯学者提出了铅冷快堆的概念。由于它存在固有安全性的优点，很快引起了国际上的关注。50至70年代曾被广泛研究过的有关Pb，Pb—Bi，乃至Bi的材料应用及物性问题重又成为反应堆研究的新热点。国内如清华大学、上海交通大学等单位也进行了此方面的研究。尽管目前快堆仍以钠冷为主，但铅冷却剂已显示出其强大的生命力。1994年，日本东京理工研究所的H.Sekimoto和Z.Su＇ud在原来90万千瓦中型长寿命快堆的基础上又提出了一种小型长寿命快堆的设计。这种小型快堆采用金属铀或氮化铀燃料，Pb或Pb—Bi作冷却剂，热功率15万千瓦，一次装料后可运行十几年之久。它尤其适用于边远地区的区域供电、供热或海水淡化。由于这种堆在使用寿期内不需要换料，因此可以在发达国家建成后再运往使用地区，运行至寿期末再运回到制造国进行处理，从而防止核扩散。这种堆之所以能够一次装料运行这么长时间，一方面是其独特的结构设计和铅冷却剂的性质保证了整个寿期内不会出现危险的正反馈；另一方面则不能不归功于快堆的增殖效果。实验证明，在快堆中，一般的U—PU—Zr燃料元件的燃耗深度可高达36亿千瓦时/吨铀，比最先进的压水堆大约高4倍。

快中子增殖堆具有许多突出的优点，是核动力堆的发展方向。但是，由于工程技术上尚有不少难题需要解决，快堆核电厂的经济性还不能与压水堆核电厂竞争。从目前的情况看，尚须20年左右的时间进行快堆的开发研究，才能达到技术上成熟，经济发电。在21世纪快堆将会逐渐推广，到2020年以后才有可能成为主要的核动力堆型，以取代压水堆。