核反应堆分类核反应堆的结构形式

目前世界各地的核能发电反应堆约有450个，总装机容量约400,000兆瓦或400千兆瓦。用作商业运行的反应堆主要包括：压水式反应堆(压水堆)，沸水式反应堆(沸水堆)，重水压水式反应堆(CANDU)，压力管式石墨慢化沸水反应堆(RBMK)。

中文名

核反应堆分类

外文名

Classification of nuclear reactor

概述

世界上有大小核反应堆上千座，其分类也是多种多样的。

核反应堆原理和类型

若按中子能谱分类，可分为热中子堆、中能中子堆和快中子堆。

快中子堆中，裂变是由快中子（平均能量达0.1MeV左右）引起的，因此堆内不能存有中子慢化剂材料。世界各发达国家对这种堆型都给予了极大的关注。在中能中子堆中存有一定数量的慢化剂，裂变主要是由中能中子引起的。在快中子堆或中能中子堆中，堆内都必须使用高富集度的核燃料。热中子堆中裂变是由热中子引起的，因此堆内必须有足够的慢化剂。天然铀、低富集铀燃料、233U、239Pu都可用作热中子堆的核燃料。世界上已建的堆绝大多数属于这种类型。

核反应堆内的冷却剂是载带堆内产生的核裂变能到堆外热力系统的工作介质。核反应堆的热工水力学性质主要取决于选用的冷却剂，所以从核反应堆热工水力学的角度常常按照冷却剂来划分核反应堆的类型。按冷却剂的种类可以分为气冷堆、液体冷却堆和液态金属冷却堆。气冷反应堆包括CO2冷却和He气冷却反应堆；液体冷却反应堆主要包括轻水冷却的压水堆和沸水堆，以及重水冷却的重水反应堆，还可以用有机化合物冷却的液体冷却堆；液态金属冷却的反应堆主要有钠、钠-钾合金、铋冷、锂冷、铅铋合金等冷却的反应堆。

若按核反应堆的用途分类，大致分为生产堆、研究用反应堆和动力堆三大类。

生产堆主要是生产新的易裂变核素233U、239Pu和各种不同用途的同位素；研究用反应堆用来研究中子特性，进而对物理学、生物学、辐照防护学以及材料学等方面进行研究；动力堆军用动力堆和民用动力堆。核动力航空母舰、核潜艇、核动力巡洋舰等都可归为军用动力堆的范畴。而核动力厂、民用核动力船、航天核动力推动装置、核动力水下潜器和水下工作站等则归为民用动力堆。此外，还有特殊用途的反应堆，有通常所称的供热堆，用于不同目的的供热，如建筑群供暖、石油热采等；有用核能进行海水淡化、大规模制冷、制氢、煤的液化或气化、高温工艺供热等的各种堆，可分别称为海水淡化堆、制氢堆等。

若按核反应的形式分类，可分为裂变反应堆、聚变反应堆和裂变聚变混合堆。

核反应堆内的慢化剂是使中子减速而从中子变为热中子的物质。慢化剂对热中子堆的物理性能有显著影响，所以常常按照采用慢化剂的种类来进行反应堆的分类，如轻水堆、重水堆、石墨慢化反应堆和铍或铍化合物堆等。重水（D2O）是所有慢化剂中中子吸收最弱的材料，但它的慢化能力却很好，因此重水堆可用天然铀作核燃料。大量建造的压水堆、沸水堆，都是用轻水堆（H2O）作为慢化剂。轻水中所含氢的原子核是慢化能力最强的原子核。轻水作慢化剂的反应堆，其单位体积可产生的发热功率（功率密度）很高，特别适用于核动力舰船。

通常按照核燃料中235U等易裂变核素的加浓程度即富集度进行分类，把反应堆分成天然铀燃料堆、低富集铀燃料堆、高富集铀燃料堆几种类型。还有利用钍资源的钍增殖堆。

参考资料

1.核反应堆的种类·香港天文台

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