使用石墨慢化氦氣冷卻的反應(yīng)堆。高溫反應(yīng)堆也稱為高溫氣冷堆（HTGR），它是改進(jìn)型氣冷堆的進(jìn)一步發(fā)展，也可稱之為氣冷堆的第三代。高溫反應(yīng)堆的主要特點(diǎn)是：①具有高度的固定安全性：由于堆芯功率密度低，熱容量大，并具有負(fù)反應(yīng)性溫度系數(shù)，因此即使在反應(yīng)堆冷卻劑流失事故的情況下，堆芯余熱也可依靠自然對(duì)流、熱傳導(dǎo)和輻射傳出。同時(shí)冷卻劑氦氣是惰性氣體，與結(jié)構(gòu)材料相容性好，氦氣中子吸收截面小，難于活化，因此在正常運(yùn)行時(shí)，氦氣的放射性水平很低，有利于運(yùn)行和維修。②燃料循環(huán)靈活，轉(zhuǎn)換比高和燃耗深，不僅可以使用低濃鈾燃料，也可以使用高濃鈾和針燃料，實(shí)現(xiàn)釷--鈾燃料循環(huán)。燃料的燃耗深度可高達(dá)100000 MW·d/tU，提高了燃料的經(jīng)濟(jì)性。③熱效率高：由于高溫氣冷堆出口溫度高，可以產(chǎn)生19.0 MPa，535℃的高溫高壓過熱蒸汽，配以常規(guī)汽輪機(jī)組，熱效率可達(dá)40%，如果采用高溫氦氣輪機(jī)的直接循環(huán)，熱效率更可提高到50%～60%。④用途廣泛：高溫氣冷堆還可提高900～950℃以下的高溫工藝氣體，用于煉鋼、黑色金屬生產(chǎn)、煤的氣化和液化、氨和甲醇的生產(chǎn)以及輕紡、海水淡化等工業(yè)。

　　高溫氣冷堆采用涂敷顆粒型燃料，用石墨做減速劑和結(jié)構(gòu)材料。

　　按照燃料元件形狀和堆芯結(jié)構(gòu)布置特點(diǎn)，迄今世界上高溫氣冷堆可分為兩類，一類是球床堆，另一類是柱狀堆。兩種不同的堆芯結(jié)構(gòu)，各有一些設(shè)計(jì)特點(diǎn)。球床堆采用不停堆裝卸燃料元件，它是通過堆芯上方的裝卸料機(jī)構(gòu)不斷向堆芯裝料，而在堆芯下部的卸料機(jī)構(gòu)卸料。柱狀堆采用停堆換料。換料間隔時(shí)間以及每次換料量，不同的設(shè)計(jì)有所差異。

　　從設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)方面看，球床堆或柱狀堆，它們的共同點(diǎn)是堆芯減速劑與燃料元件屬一體化，燃料與減速劑石墨構(gòu)成一個(gè)整體。只是球床堆的球形燃料元件沒有規(guī)則的冷卻劑通道，氦冷卻劑是在燃料球的間隙中自上而下的流動(dòng)，去冷卻堆芯；而柱狀堆的柱狀燃料元件留有垂直的冷卻劑流道，冷卻劑沿流道自上向下流動(dòng)。另外球形堆的控制棒可直接插入球形燃料元件中，不需控制棒孔道。而柱狀堆設(shè)有控制棒孔道。上述兩種高溫氣冷堆的堆芯結(jié)構(gòu)各有優(yōu)缺點(diǎn)。

　　球床堆芯的優(yōu)點(diǎn)是：①球形燃料元件的設(shè)計(jì)和制造較為簡(jiǎn)單；②堆芯內(nèi)可方便地混合裝載適當(dāng)比例的石墨元件和少量的吸收元件，并可采用不停堆裝卸料和實(shí)現(xiàn)多次再循環(huán)，因而功率分布和燃料的燃耗深度都較均勻；③采用不停堆換料有利于提高堆的可利用率；④燃耗較深。其缺點(diǎn)是：①為實(shí)現(xiàn)燃料多次循環(huán)而設(shè)置的裝卸料系統(tǒng)比較復(fù)雜，其可靠性不如常規(guī)的停堆換料裝置；②反射層更換較難，需用壽命長(zhǎng)、耐輻照的高品質(zhì)石墨。

　　柱床堆芯的優(yōu)點(diǎn)是：①易做成環(huán)狀堆芯，有利于傳熱，因而在堆芯尺寸相同的情況下，環(huán)狀堆芯功率輸出約可比圓柱堆芯提高40%；②柱狀堆芯有固定的冷卻劑流道，因此氦冷卻在堆芯內(nèi)的壓力降較小，可減少循環(huán)風(fēng)機(jī)的功率；③柱狀堆芯的所有部件易于更換，因而對(duì)石墨品質(zhì)的要求(尤其是抗輻照性能)比球床堆芯的石墨要求低；④停堆安全裕度大。其缺點(diǎn)是為了降低堆芯軸向功率峰值因子，需沿軸向裝載不同含鈾量的燃料元件，為此需采用富集度為19.9%的加濃鈾加上釷的燃料，這對(duì)一次通過式燃料循環(huán)來說，經(jīng)濟(jì)性較差。

　　據(jù)資料報(bào)道七十年代國(guó)外主要開發(fā)設(shè)計(jì)大功率(1000 MW)級(jí)的高溫氣冷堆。八十年代之后改變了設(shè)計(jì)方向，重點(diǎn)設(shè)計(jì)采用低濃鈾-釷燃料的模塊式高溫氣冷堆。這種堆與已建成的高溫堆相對(duì)比，在燃料、減速劑、冷卻劑等方面基本相同只是電功率較小一般在200 MWe以下。模塊堆是一個(gè)堆為一個(gè)模塊不同數(shù)目的模塊可以組成不同功率的高溫氣冷堆電站。