核反应堆及发展.pdfVIP

天行健，君子以自强不息。地势坤，君子以厚德载物。——《周易》

核反应堆的类型

核电站中的反应堆设计具有多样性，也就是说，核反应堆具有不同类型，

相应形成不同的核电站。可以利用下列三个特点表征不同类型的反应堆。第

一，所用的核燃料可以是天然铀或浓缩铀、钮或钍；第二，使用不同类型的

冷却剂，可以是水、二氧化碳、氮气或钠；第三，用于控制链式反应中释放

的中子能量的慢化剂，可以是石墨、重水或轻水（即普通水）。

下面就是迄今国际上核电站常用的4种核反应堆型。

压水堆是以加压轻水作为慢化剂和冷却剂，且水在堆内不沸腾的核反应

堆。目前以压水堆为热源的核电站，在核电站机组数量和装机容量方面都处

于领先地位。

沸水堆是以沸腾轻水为慢化剂和冷却剂并在反应堆压力容

器内直接产生饱和蒸汽的核反应堆。沸水堆与压水堆同属轻水堆，都具有结

构紧凑、安全可靠、建造费用低和负荷跟随能力强等优点。它们都需使用低

富集铀作燃料。以沸水堆为热源的核电站在未来市场中仍将占有显著的地

位。

重水堆是以重水作为慢化剂，轻水或重水作为冷却剂的核反应堆，可以

直接利用天然铀作为核燃料。重水堆分压力容器式和压力管式两类。重水堆

核电站是发展较早的核电站，但已实现工业规模的只有加拿大发展起来的坎

杜型压力管式重水堆核电站。

天行健，君子以自强不息。地势坤，君子以厚德载物。——《周易》

快堆是由快中子引起链式裂变反应的核反应堆。快堆在运行中

既消耗裂变材料，又生产新裂变材料，而且所产可多于所耗，能实现核裂变

材料的增殖。专家预计，快堆未来的发展将会加快起来。

前景看好的快堆

现在世界上所运行的绝大多数反应堆是热中子堆，或者说是非增殖堆型，

利用的只是铀-235,而天然铀将近99.3%是难裂变的铀-238，所以这些堆型

对铀资源的利用率只有1%~2%。但在快堆中，铀-238原则上都能通过核反

应转变成易裂变的钮-239而得以使用。即使考虑到各种损耗，快堆总体上可

将铀资源的利用率提高到60%~70%，也可使核废料产生量得到最大程度的降

低，实现放射性废物最小化。

具体点说，在堆芯燃料钮-239的外围再生区里放置铀-238，通过钮-

239产生的裂变反应时放出来的快中子，使铀-238吸收一个中子后，发生连

续两次8衰变后，铀-238很快被转变成钮-239，同时产生了能量，如此核反

应下去，能够源源不断地将铀-238转变成可用的燃料钮-239。因为快堆再生

速度高于消耗速度，即所生成的钮-239比消耗的铀-235来得多，如此核燃

料越烧越多，快速迅速增殖起来，因此这种反应堆又称“快中子增殖堆”。

除了现行的钠冷快堆外，还在发展气冷快堆、铅冷快堆等。

早在1951年，美国就建造了实验快中子堆。现阶段，基本掌握快中子堆

技术的国家有美国、法国、日本、俄罗斯、印度和中国等。中国核工业集团

公司2010年7月21宣布：由中核集团中国原子能科学研究院自主研发的中

国第一座快中子反应堆——中国实验快堆(CEFR)达到首次临界，中国由此成

为世界上少数几个掌握快堆技术的国家之

天行健，君子以自强不息。地势坤，君子以厚德载物。——《周易》

。

快中子反应堆是世界上第四代先进核能系统的首选堆型，代表了第四代

核能系统的发展方向。其形成的核燃料可实现闭合式循环。国际上普遍认为，