核反應堆，是一種可以控制和維持自我連鎖反應的裝置。核反應堆主要用途是發電（核電廠）和作為船舶的動力裝置。

位於瑞士的一座小型研究反應堆

其中，一些反應堆還被用來生產醫療和工業用的同位素或者生產武器級鈈。截止2019年初，全球共有680座核反應堆在運行，其中包括226座研究堆。現有的核反應堆主要包括輕水堆，沸水堆，重水堆，高溫氣冷堆和熔鹽堆。下面將逐一介紹：

1.輕水堆

輕水堆中，冷卻劑起著減速劑的作用

這種反應堆使用壓力容器來容納核燃料、控制棒、慢化劑和冷卻劑。離開壓力容器的熱放射性水通過蒸汽發生器循環，蒸汽發生器又將次級(非放射性)水環加熱成蒸汽，使渦輪機運轉。它們佔據了當前反應堆的大多數(約80%)。

VVER1000反應堆結構

華龍一號示範工程航拍

美軍核動力航母編隊

輕水堆最新的典型代表有俄羅斯的VVER-1000，美國的AP1000，中國的華龍一號和歐洲的EPR。美國海軍軍艦上的反應堆也都屬於這種類型。

2.沸水堆

福島核事故的反應堆類型就是沸水堆

沸水堆就像沒有蒸汽發生器的壓水堆。冷卻水的較低壓力使其在壓力容器內沸騰，產生運行渦輪機的蒸汽。與壓水堆不同，沒有主迴路和副迴路。這些反應堆的熱效率更高，結構也更簡單，發生兩次嚴重核事故（切爾諾貝利和福島核事故）的堆型都屬於沸水堆。

3.重水堆（CANDU）

秦山核電站的兩座重水堆（CANDU堆）

重水堆非常類似於壓水堆，但使用重水。雖然重水比普通水貴得多，但它具有更大的中子經濟性(產生更多的熱中子)，允許反應堆在沒有燃料濃縮設施的情況下運行。燃料不是像壓水堆那樣使用一個大型壓力容器，而是包含在數百個壓力管中。這些反應堆以天然鈾為燃料，重水反應堆可以在滿功率時加燃料，這使得它們在鈾的使用方面非常高效(這使得堆芯中的流量控制更加精確)。加拿大、阿根廷、中國、印度、巴基斯坦、羅馬尼亞和韓國都建造了重水堆。

4.高能通道反應堆(RBMK)

切爾諾貝利核電站（RBMK，沸水堆）

RBMKs是一種蘇聯設計，在某些方面與CANDU相似，因為它們在動力運行期間可以重新加料，並採用壓力管設計。然而，與CANDU不同的是，它們非常不穩定且體積龐大，使得它們的密閉建築非常昂貴。RBMK的設計後來被發現了一系列嚴重的安全缺陷，儘管其中一些在切爾諾貝利災難後得到了糾正。他們的主要特點使用輕水和未濃縮的鈾。RBMK反應堆目前僅在前蘇聯時期部署了一部分。

4.高溫氣冷堆

高溫氣冷堆發電原理示意圖

由於工作溫度較高，這些設計與壓水堆相比具有較高的熱效率。有許多這種設計的運行中的反應堆，大部分在英國，這一概念就是在那裡發展起來的。高溫氣冷堆由於反應堆堆芯體積大，退役成本可能會很高。

5.液態金屬快中子增殖反應堆

這種反應堆產生的燃料比消耗的多。它們“繁殖”燃料，因為會在運行過程中由於中子俘獲而產生裂變燃料。就效率而言，這些反應堆的功能非常類似於壓水堆，並且不需要高壓密封，因為液態金屬不需要保持高壓，即使在非常高的溫度下也是如此。該反應堆主要有兩種類型，鉛冷堆和鈉冷堆。

（1）鉛冷堆

神秘的阿爾法級核潛艇

鉛冷卻使用鉛作為液態金屬提供了極好的輻射屏蔽，並允許在非常高的溫度下運行。此外，鉛對中子是可穿透的，因此冷卻劑中損失的中子較少，冷卻劑也不具有放射性。與鈉不同，鉛大多是惰性的，因此爆炸或事故的風險較小，但從毒理學和處置的角度來看，使用如此大量的鉛可能是有問題的。這種類型的反應器通常使用鉛鉍共晶混合物。在這種情況下，鉍會出現一些輕微的輻射問題，因為它對中子不太友好，而且比鉛更容易轉化成放射性同位素。俄羅斯阿爾法級潛艇使用鉛鉍冷卻快堆作為主要動力裝置。

（2）鈉冷堆

對於鈉冷堆，鈉相對容易獲得和使用，它還能有效防止浸入其中的各種反應堆部件的腐蝕。然而，鈉在暴露於水時會劇烈爆炸，所以必須小心。日本的孟州反應堆在1995年發生了鈉洩漏，直到2010年5月才得以重啟。

6.熔鹽堆(MSR)

熔鹽堆示意圖

熔鹽反應堆將燃料溶解在氟化物鹽中，或者使用氟化物鹽作為冷卻劑。熔鹽反應堆具有許多安全特性、高效率和適合車輛的高功率密度。值得注意的是，它們的核心沒有高壓或易燃成分。熔鹽堆使用釷作為燃料，作為一種增殖反應堆類型，它可以對乏燃料進行再加工，提取鈾和超鈾元素，與目前使用的常規一次性鈾燃料輕水反應堆相比，只留下0.1%的超鈾元素廢物。

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