中國的核技術在全球領先可以說是世人皆知，目前為止，中國已經掌握了第四代核電技術，第四代核能系統是一種具有更好的安全性、經濟競爭力，核廢物量少，可有效防止核擴散的先進核能系統，代表了先進核能系統的發展趨勢和技術前沿。
1999年6月，美國能源部（DOE）核能、科學與技術辦公室首次提出了第四代核電站（以下簡稱第四代核電）的倡議。
2000年1月，DOE又發起、組織了由阿根廷、巴西、加拿大、法國、日本、韓國、南非、英國和美國等九個國家參加的高級政府代表會議，就開發第四代核電的國際合作問題進行了討論，並在發展核電方面達成了十點共識。
簡單來說，就是美國把核電共分為四代，即第一代（GEN-I）核電站是早期的原型堆電站；第二代（GEN-Ⅱ）核電站是1960年後期到1990年前期在第一代核電站基礎上開發建設的大型商用核電站；第三代（GEN-Ⅲ）是指先進的輕水堆核電站，即1990年後期到2010年開始運行的核電站。第三代核電站採用標準化、最佳化設計和安全性更高的非能動安全系統；而第四代核電就是待開發的核電站，其目標是到2030年達到實用化的程度。
目前一共有六種第四代核電站概念堆系統。分別是氣冷快堆系統、鉛合金液態金屬冷卻快堆系統、熔鹽反應堆系統、液態鈉冷卻快堆系統、超高溫氣冷堆系統以及超臨界水冷堆系統。
目前的第三代核電系統只有中國、歐洲以及美國掌握，在核島筏基大體積混凝土一次性整體澆注技術、核島鋼製安全殼底封頭成套技術、模塊設計和製造技術、主管道製造技術、核島主設備大型鍛件製造技術，這幾項關鍵技術標誌著我國核電技術達到新的水平。目前在建的三門核電站和海陽核電站均為第三代核電站。（不過中國的第三代核電技術是在引進美國的技術基礎之上進行吸收研發的）
海陽核電站
可以說在第三代核電系統中，我們國家就已經並不弱於歐美國家，並且掌握了其中的核心技術。
儘管美國的最先倡議國家中，不包含我們，但是目前我們在釷基熔鹽堆核能系統、高溫氣冷堆、超臨界水冷堆技術上都取得了突破，在核心技術上都超越美國。
釷基熔鹽堆可以分為固態釷基熔鹽堆和液態釷基熔鹽堆，具備三個基本特徵：一是利用釷基燃料，二是採用熔鹽冷卻，三是具有基於高溫輸出的核能綜合利用系統。熔鹽堆具有較高的安全性、可有效利用核資源和防止核擴散，再次，熔鹽堆的熱功率密度和發電效率高。最後，熔鹽堆具有多樣化的功能。熔鹽堆不僅能夠發電，還可產生高溫工藝熱，服務於工業製造。此外，熔鹽堆還具有供熱、煤氣化、甲烷重整、制氫等功能。
2017年11月，中科院、甘肅省簽署四代先進核能釷基熔鹽堆戰略合作框架協議。中國科學院先進核能創新研究院院長徐洪傑透露，我國已在實驗室規模全面掌握這一全新領域的核心技術，相關產業鏈雛形基本形成，預計將於2030年後在全球率先實現商業應用。
目前，世界首個兩兆瓦液態燃料釷基熔鹽實驗堆已在推進中，計劃於最早將於明年年底建成，下一步還將繼續建設100兆瓦示範堆。這標誌著中國正引領全球熔鹽堆研發。
其實熔鹽堆的概念其實很早就提出了，壓水堆概念的提出者，Alvin·Weinberg(美國橡樹嶺國家實驗室(ORNL)的第一任主任),早在反應堆開發早期就提出了熔鹽增殖堆的概念。美國也曾經開展了“空間核動力計劃”，採用的堆型就是熔鹽堆。ORNL在50年代就建成了熔鹽增殖實驗堆(MSRE)，並且滿功率運行了5年，後期材料抗腐蝕方面出了一些問題，並且美國核管會的核能戰略已經改變，這使得工程不得不下馬。後續相關研究主要停留在概念設計上。近些年美國才重新開始了對先進核能研究的支持，其中就包括熔鹽堆。
中國核動力研究設計院副總工程師肖澤軍日前在某國際核能會議上透露，我國超臨界水冷堆技術研發第一階段(基礎技術研究)研發目標已完成，提出了超臨界水冷堆總體技術路線，完成了中國百萬千瓦超臨界水冷堆CSR1000總體設計方案和材料選型方案。同時還完成了關鍵技術基礎研究，初步構建了設計與實驗研究平臺體系。
超臨界水堆核電技術的最大優勢是造價低廉，同等功率的3座第三代反應堆的價格相當於4座超臨界水冷堆。同時超臨界水堆的安全性也比現有反應堆有很大的提高，具備自循環能力。
超臨界堆與各種老式水冷反應堆對比圖，其最主要優勢是結構簡單，大幅降低成本，同時提高安全性
其中進展最快的就是高溫氣冷堆，清華大學核研院在 70 年代中期就已經開始了中國高溫氣冷堆的研究發展工作，早在 1994 年的時候，清華大學核研院就進行了10兆瓦（1兆瓦=1000千瓦）高溫氣冷堆核安全演示。這項實驗展示了模塊式高溫氣冷堆的一個最重要特性：在任何事故情況下，包括喪失所有冷卻的情況下，不採取任何人為的和機器的干預，反應堆能保持安全狀態。
我們在 90 年代就已經建成並運行10兆瓦高溫氣冷實驗堆，而如今全球首座20萬千瓦高溫氣冷堆高溫氣冷堆示範工程已經由清華大學核能與新能源技術研究院主持設計。
清華的技術研究前後長達四十年，參與科研人員近千人。使用該反應堆的山東榮成石島灣核電站將成為我國首座第四代核電站，採用氦氣循環冷卻技術、具有“固有安全”特性，使得該核電站的安全性、發電效率大大提升。
10兆瓦高溫氣冷實驗反應堆(國家科技進步獎一等獎)
目前工程已全面進入設備安裝調試階段，預計將於2020年建成投產。60萬千瓦高溫氣冷堆工程項目實施工作也已經在 19 年 3 月開展。
設計藍圖
我們都知道，三裡島、切爾諾貝利、日本福島三起核事故都是因為堆芯熔化問題出的事情。
堆芯熔化是指核反應堆溫度上升過高，造成燃料棒熔化併發生破損事故。失去冷卻水後，堆芯水位下降，燃料棒露出水面，燃料中的放射性物質產生的熱量無法去除，隨後溫度持續上升會導致這種情況。這是核電站可能發生的事故中最為嚴重的事態。是核電站可能出現的最為嚴重的事故工況。因此，若排除堆芯熔融，核事故的發生機率可大大降低。
而目前在設備安裝調試階段的20萬千瓦高溫氣冷堆則採取了中國自主研發設計生產的球形燃料元件直徑約6釐米，由超高純度的石墨組成，石墨中密佈約1.2萬個微小的包覆燃料顆粒;每個小顆粒直徑不到1毫米，有熱解碳層、碳化硅層等多層包覆，保護著二氧化鈾燃料核芯。這種層層包覆的技術和工藝，可使燃料球內的放射性物質無論如何不會傷害公眾健康。
球形燃料元件圖
對於高溫氣冷堆的研究付出了清華兩代人近 40 年的努力。
早在 80 年代，後來擔任清華大學校長的中科院院士王大中就已經從事熱中子釷增殖堆及高溫氣冷堆研究，任反應堆設計室主任，反應堆工程總體室主任，著力研究核電站更為先進的“固有安全”技術，1986年，清華高溫氣冷堆研究被列入國家高技術“863”計劃。1992年，國務院批覆同意在“200號”建造我國第一座10兆瓦高溫氣冷實驗堆，實驗堆1995年動工建設，2003年實現滿功率併網發電，預示著中國在高溫氣冷堆的研究上取得了成功。
而如今接棒王大中的則是他當年的學生張作義，現任核能與新能源技術研究院院長、高溫氣冷堆核電站示範工程國家重大專項的總設計師。他在 10 兆瓦高溫氣冷實驗堆的基礎上，在榮成石島灣修建了全球首座20萬千瓦高溫氣冷堆高溫氣冷堆。
而對於修建第四代核電站的安全性上，清華核研院副院長董玉傑說：科學家對核電應用一直持最保守的技術和最嚴格的措施，即使以現在最先進的第四代核電技術為例，從理論研究到現在的示範應用，也經歷了三十多年的科研攻關；最嚴格的措施方面，我國所有的核電站都有一套非常嚴格的監管措施，以石島灣核電站為例，核燃料安裝、核電站生產必須處於層層監管之下，各種預案制定到位。
雖然歐美提出了第四代核電技術的概念，但是中國卻實現了彎道超車。
如今高溫氣冷堆已經開始著手商業化，而歐美還停留在試驗階段，未來我們將不需要擔心核電站的核洩漏核輻射問題，這將有效解決中國的能源緊張問題。
山東石島灣核電有限公司董事長張廷克說：“石島灣核電示範工程一旦取得成功，中國將成為世界上首個擁有高溫氣冷堆商業核電站的國家。屆時，中國將有望從一個核電技術引進大國，變成一個核電技術和設備輸出大國。中國在世界核電產業中的地位也將因此而大幅提升。”
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