世界上最具代表性的12种重水堆则示范

重水堆核电站的特点及发展趋势：能源关键词：核电核电站111核反应堆是核电站中最关键的设备，也是不同类型核电站之间的主要区别。 1954年，前苏联建成了世界上第一座实验性核电站——奥布林斯克核电站。 1957年，美国在石屏港建成了世界上第一座商用压水堆核电站。经过半个多世纪的发展和筛选，目前已发展到商业规模并继续有后续建设项目的核电反应堆主要有三种：压水堆、沸水堆和重水堆。压水反应堆和沸水反应堆衍生自美国最初于1953年研制的核潜艇动力反应堆，而重水反应堆主要是加拿大专门研制用于核能发电的压力管式重水反应堆，叫坎杜。 第一座示范性坎杜反应堆于1962年建成并投入运行。坎杜机组大部分在加拿大建造，近年来已发展到韩国、阿根廷、罗马尼亚和中国等6个国家。我国大陆已建成或在建核电机组共计11台，其中秦山三期核电站两台机组采用坎杜堆，其余机组采用压水堆。 CANDU反应堆的核燃料被加工成简单而短的燃料棒束组件，每根燃料棒长约50厘米，外径约10厘米。堆芯由数百个水平压力管燃料通道组成，每个压力管通常安装12个燃料束组件。高压冷却水冲刷穿过燃料束中的间隙，不断将热量带出堆芯。

在对冷却水施加高压后，冷却水的温度可以保持较高而不沸腾。燃油通道的外侧是低温低压重水慢化剂，与压力管内的高温高压冷却水隔开。核裂变产生的热量从燃料棒传递到高压冷却水中。冷却水将蒸汽发生器U型管内的热量传递给管外的普通轻水。普通轻水沸腾产生的高温高压蒸汽驱动汽轮机。发电机发电。目前重水堆核电站使用的冷却水是昂贵的重水。在新一代先进重水堆设计中，冷却水将是轻水，重水的使用仅限于慢化剂，因此可以节省大部分重水。 . CANDU反应堆燃料束组件简单短，更换燃料时无需关闭，反应堆堆芯采用水平管道。在更换核燃料时，两台机器人加油机分别连接在通道的两端。加油机从一端将燃料棒束一根一根地推过燃料通道，并沿冷却剂流动方向将其推入堆芯。另一台加油机在另一端接收卸载的乏燃料束。换料可在反应堆以任意功率运行时进行，整个运行过程可通过计算机系统通过预编程遥控器在控制室自动完成。不间断加油的好处是多方面的。它不仅避免了需要长时间更换燃料的强制停机，更重要的是，它提供了一种强大而灵活的燃料管理手段。损坏的燃料组件也可以及时从堆中取出。 CANDU反应堆燃料组件设计简单、短，意味着燃料制造厂投资小，易于国产化，燃料生产成本低，燃料及相关运行管理成本低。

在第一台机组建成后，所有开发 CANDU 反应堆的国家很快就能实现燃料组件制造本地化。中国包头核燃料元件厂重水堆燃料组件生产线已建成投产，将为秦山三期重水堆核电站提供燃料。 CANDU堆具有高中子经济性的突出优势。这一方面是由于重水慢化剂对中子的吸收低，另一方面是由于不停机换料、燃料组件设计简单、堆芯中对中子有害的结构材料较少，这也降低了中子损失。高中子经济性意味着裂变产生的中子浪费较少，大部分用于引发新的裂变或转化为新的裂变核，可以提高核燃料的利用率。这一优势使重水反应堆成为唯一可以使用天然铀作为燃料的商业核电反应堆。除了天然铀，重水反应堆还可以有效利用各种其他核燃料重水堆核电站，包括低浓缩铀、铀钚混合燃料、压水堆乏燃料以及铀或钚驱动的钍燃料。此外，由于反应堆特殊的堆芯结构和物理特性，CANDU反应堆还可以用来生产钴60等同位素，这些同位素在发电的同时被广泛使用。除了堆体，重水堆核电站与压水堆核电站非常相似，所以多年来压水堆核电站发展过程中建立的技术基础和制造能力也可以用于开发重水反应堆核电站。此外，重水反应堆避免了对制造技术复杂的庞大压力容器的需求，并用相对容易制造的压力管代替了它。为满足未来电力市场的需求，新一代核电反应堆设计应运而生，结合轻水和重水反应堆的优势。

例如，加拿大原子能公司将于 2005 年底推向市场的 Advanced Design ACR，预计其单位成本将比当前一代设计低 40 多倍，而且建造时间可缩短至 36 个月。该设计一方面保留了重水慢化反应堆的传统特点和优势，另一方面也像轻水反应堆一样使用低浓铀燃料和轻水冷却剂。通过堆芯设计的重新优化，不仅可以显着提高安全特性，缩小堆芯尺寸重水堆核电站，而且为相关系统的简化或优化创造了条件。新一代改进设计将大大降低单位成本和发电成本，从根本上提高核电相对于火电的经济竞争力，为核电的规模化发展创造有利条件。