核反应堆,是一种可以控制和维持自我连锁反应的装置。核反应堆主要用途是发电(核电厂)和作为船舶的动力装置。
位于瑞士的一座小型研究反应堆
其中,一些反应堆还被用来***产医疗和工业用的同位素或者***产武器级钚。截止2019年初,全球共有680座核反应堆在运行,其中***括226座研究堆。现有的核反应堆主要***括轻水堆,沸水堆,重水堆,高温气冷堆和熔盐堆。下面将逐一介绍:
1.轻水堆
轻水堆中,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***器循环,蒸汽发***器又将次级(非放射性)水环加热成蒸汽,使涡轮机运转。它们占据了当前反应堆的大多数(约80%)。
VVER1000反应堆结构
华龙一号示范工程航拍
美军核动力航母编队
轻水堆最新的典型代表有俄罗斯的VVER-1000,美国的AP1000,中国的华龙一号和欧洲的EPR。美国海军军舰上的反应堆也都属于这种类型。
2.沸水堆
福岛核事故的反应堆类型就是沸水堆
沸水堆就像没有蒸汽发***器的压水堆。冷却水的较低压力使其在压力容器内沸腾,产***运行涡轮机的蒸汽。与压水堆不同,没有主回路和副回路。这些反应堆的热效率更高,结构也更简单,发***两次严重核事故(切尔诺贝利和福岛核事故)的堆型都属于沸水堆。
3.重水堆(CANDU)
秦山核电站的两座重水堆(CANDU堆)
重水堆非常类似于压水堆,但使用重水。虽然重水比普通水贵得多,但它具有更大的中子经济性(产***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。燃料不是像压水堆那样使用一个大型压力容器,而是***含在数百个压力管中。这些反应堆以天然铀为燃料,重水反应堆可以在满功率时加燃料,这使得它们在铀的使用方面非常高效(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堆。