高温气冷堆采用耐高温陶瓷型包覆颗粒燃料元件，化学惰性的氦气作冷却剂，耐高温的石墨作慢化剂和堆芯结构材料。由于堆芯没有金属构件，出口氦气温度可高达950℃，不仅能高效率发电，而且在煤的气化和液化、制氢等方面有广阔的应用前景。

“模块式”高温气冷堆概念又使这一堆型的研究取得较大进展，它的特点是在功率规模较小的情况下，运用非能动的和固有安全的技术手段，排除堆芯发生严重事故的可能性，极大地提高了反应堆的安全性，成为世界上重点研制和开发的下一代堆型。目前有两种模块堆设计，一种是在石墨块围成的堆芯空腔内，填装棱柱形燃料，另一种是填装随机堆积的球形燃料，两种堆型各有优缺点。

现在提出了一种规则床模块式高温气冷堆的设计，其特征是燃料球在堆芯形成规则堆积。堆积方法是将堆芯空腔底面和侧壁的石墨块做成一定几何形状，当燃料球由顶部落入时，在水平面上形成正方形排列，每4个球中心形成的凹陷成为次一层球的位置，以此层层累积形成规则床。这种反应堆以批换料方式运行，以球形燃料装卸方式从顶部完成换料。

燃料球规则堆积适合模块式高温气冷堆的环形堆芯设计，能够满足模块堆固有安全和非能动余热载出的特殊要求。它兼有两种堆型的主要优点：规则排列的燃料球在堆芯有固定的位置，可以精细地展平功率分布，降低峰值温度，减少冷却剂流动阻力，从而获得更高的输出功率、出口平均温度和能源转换效率；同时它仍保持球形燃料的优点，即燃料元件品种单一，便于研制和低成本的批量生产，结构强度高，辐照稳定性好，便于在屏蔽条件下的输送和贮存，每个燃料球都可经过燃耗测量达到均匀的深燃耗；另外，它不同于原球形燃料堆，它的燃料装卸是在停堆和低温低压下进行，没有高温高压和运行中的装卸设备维护问题；规则床有贯穿堆芯的通孔，可获得堆芯轴向和径向功率分布的实验测量值，有利于安全地提升功率；详细情况可见已在国际会议上公开发表的论文。

规则床模块式高温气冷堆是在已有的高温气冷堆运行实验和模块化设计研究基础上的一种改进，改进的核心技术是燃料球由无序的随机堆积变成有序排列，仅仅涉及到球形元件堆积特性及规则床的装卸问题。这些问题完全可以由普通材料制成球（不含任何核材料），在模拟堆芯条件下完成研究和实验验证，同时也完成规则床反应堆装卸料专用设备仪器的研制。除这一研究开发工作外，规则床模块堆方案设计都是在原设计安全限值范围内，而且比原方案在工程设计、工程实验、工程建设和反应堆运行方面，均有不同程度地简化。因此，本专利开发项目为球形元件堆积特性及规则床特性的实验研究。所需开发研制费用大约为1000万元。

现有的球形燃料模块堆设计的热功率为400～450兆瓦，电功率为165～195兆瓦。现有的棱柱形燃料模块堆设计的热功率为600兆瓦，电功率为278兆瓦。由于规则床模块堆兼有球形燃料的优点，在与球形燃料堆同样设计条件和设计限值范围内，预计发电功率可提高1倍以上。这相当于高温气冷堆的单位投资降低1倍，是一项具有重要价值的改进技术。现有设计的高温气冷堆核电站单位投资预计为每千瓦1500美元。一座200兆瓦电功率的核电站投资约为3亿美元，合人民币约24亿元。规则床的改进设计在一座核电站上，大约可节省投资7亿元。如专利开发后的专利保护期限内，按建造50座这种核电站计算（相当于10座压水堆核电站），就可产生350亿元的经济效益。在当今国际和国内面临能源价格飞涨和化石燃料严重污染的形势下，开发高效发电和制氢的核能，应用市场前景广阔。