沸水堆(沸水堆和压水堆的区别)

核反应堆是一种可以控制和维持自我连锁反应的装置。核反应堆主要用于发电(核电站)和作为船舶的动力装置。

瑞士的一个小型研究反应堆

其中，一些反应堆还被用于生产医疗和工业同位素或武器级钚。截至2019年初，全球共有680座核反应堆在运行，其中包括226座研究堆。现有的核反应堆主要有轻水堆、沸水堆、重水堆、高温气冷堆和熔盐堆。下面将一一介绍:

1.轻水反应堆

在轻型反应堆中，冷却剂起着减速剂的作用。

这种反应堆使用压力容器来容纳核燃料、控制棒、慢化剂和冷却剂。离开压力容器的热放射性水通过蒸汽发生器循环，蒸汽发生器又将二次(非放射性)水环加热成蒸汽，使涡轮机运转。它们占了目前反应堆的大部分(约80%)。

VVER1000反应堆结构

华龙一号示范工程航拍

美国核动力航母编队

轻水反应堆的最新典型代表有俄国的VVER-1000、美国的AP1000、中国的华龙一号和欧洲的EPR。美国海军舰艇上的反应堆也属于这种类型。

2.沸水反应堆

福岛核事故的反应堆类型是沸水堆。

沸水反应堆就像没有蒸汽发生器的压水反应堆。冷却水的低压使其在压力容器中沸腾，产生蒸汽来驱动涡轮机。不像压水堆，没有一回路和二回路。这些反应器具有更高的热效率和更简单的结构。发生两起严重核事故(切尔诺贝利和福岛)的反应堆都属于沸水堆。

3.重水反应堆

秦山核电厂的两座重水堆(CANDU堆)

重水反应堆与压水反应堆非常相似，但使用的是重水。虽然重水比普通水昂贵得多，但它具有更大的中子经济性(产生更多的热中子)，允许反应堆在没有燃料浓缩设施的情况下运行。不像压水堆那样使用大型压力容器，燃料装在数百个压力管道里。这些反应堆以天然铀为燃料，重水反应堆可以以全功率为燃料，这使得它们在使用铀方面非常高效(这使得堆芯中的流量控制更加精确)。加拿大、阿根廷、中国、印度、巴基斯坦、罗马尼亚和韩国都建造了重水反应堆。

4.高能通道反应堆(RBMK)

切尔诺贝利核电站(RBMK，沸水反应堆)

RBMKs是苏联设计，在某些方面类似于CANDU，因为它们可以在动力运行时充电，采用压力管设计。然而，与CANDU不同，它们非常不稳定和笨重，使得它们的封闭建筑非常昂贵。RBMK的设计后来被发现有一系列严重的安全缺陷，尽管其中一些在切尔诺贝利灾难后得到了纠正。它们的主要特点是使用轻水和非浓缩铀。目前，RBMK反应堆仅在前苏联部署了一部分。

4.高温气冷反应堆

气冷堆发电原理示意图

由于工作温度高，这些设计与压水堆相比具有更高的热效率。有许多这种设计的运行反应堆，其中大部分在英国，这一概念是在那里发展起来的。高温气冷堆由于堆芯体积大，退役成本可能很高。

5.液态金属快中子增殖反应堆

这种反应堆产生的燃料比消耗的多。它们“繁殖”燃料，因为在运行过程中由于中子俘获会产生裂变燃料。就效率而言，这些反应堆的功能与压水堆非常相似，它们不需要高压密封，因为液态金属不需要保持高压，即使在非常高的温度下。有两种主要的反应堆，铅冷反应堆和钠冷反应堆。

(1)铅冷反应器

神秘的阿尔法级核潜艇

使用铅作为液态金属的铅冷却提供了极好的辐射屏蔽，并允许在非常高的温度下操作。此外，铅可渗透中子，因此冷却剂中损失的中子较少，冷却剂不具有放射性。与钠不同，铅大部分是惰性的，因此爆炸或事故的风险很小，但从毒理学和处置的角度来看，使用如此大量的铅可能会有问题。这种类型的反应器通常使用铅和铋的低共熔混合物。在这种情况下，铋会有一些轻微的辐射问题，因为它对中子不是很友好，比铅更容易被转化成放射性同位素。俄罗斯阿尔法潜艇采用铅铋冷却快堆作为主要动力装置。

(2)钠冷堆

对于钠冷反应堆来说，钠相对容易获得和使用，它能有效防止浸入其中的各种反应堆部件的腐蚀。但是钠遇水会剧烈爆炸，一定要小心。日本孟州反应堆1995年发生钠泄漏，直到2010年5月才重启。

6.熔盐反应堆(MSR)

熔盐反应器示意图

熔盐反应堆将燃料溶解在氟化物盐中，或者使用氟化物盐作为冷却剂。熔盐反应堆具有许多安全特性，高效率和高功率密度适合于车辆。值得注意的是，它们的内核中没有高压或易燃成分。熔盐反应堆钍被用作燃料。作为增殖反应堆类型，它可以对乏燃料进行后处理，并提取铀和超铀元素。与目前使用的常规一次性铀燃料轻水反应堆相比，仅残留0.1%的超铀废物。它们产生的少量放射性裂变产物无法进行后处理，需要像常规反应堆一样进行处理。