核子反應爐- 維基百科，自由的百科全書

核子反應爐（英語：nuclear reactor）是一種啟動、控制並維持核分裂或核融合鏈式反應的 ... 法國是應用核子反應爐發電最廣泛的國家，法國依靠核能產生全國75%的電能。

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瑞士洛桑聯邦理工學院（EPFL）內的小型研究型核子反應爐CROCUS的爐心 核子反應爐（英語：nuclearreactor）是一種啟動、控制並維持核分裂或核融合鏈式反應的裝置。

相對於核武爆炸瞬間所發生的失控鏈式反應，在反應爐之中，核變的速率可以得到精確的控制，其能量能夠以較慢的速度向外釋放，供人們利用。

自20世紀50年代以來，分裂反應爐的相關技術早已成熟，但對於融合反應爐的開發至今仍處於探索階段。

核子反應爐有許多用途，當前最重要的用途是產生熱能，用以代替其他燃料加熱水，產生蒸汽發電或驅動航空母艦等設施運轉。

一些反應爐被用來生產為醫療和工業用途的同位素，或用於生產武器級鈽。

一些反應爐運行僅用於研究。

當前全部商業核子反應爐都是基於核分裂的。

今天，在世界各地的大約30個國家裡有被用於發電的大約450個核子反應爐[1]。

目次 1工作原理 1.1核分裂 1.2熱能的產生 1.3冷卻 1.4反應爐控制 1.5發電 2早期核反應爐 3核反應爐的組件 4分類 4.1按核反應的類型分類 4.2按用途分類 4.3按慢化劑和冷卻劑分類 4.4按代分類 4.5其他反應爐 5核燃料循環 6核安全 7參見 8註釋 9參考文獻 工作原理[編輯] 誘發分裂.一個中子被U235吸收，形成一個處於激發態的U236，U236不穩定，分裂為兩個輕核，並放出2－3個中子。

反應爐的分裂反應原理和原子彈的原理一樣，都是鏈式反應。

但是在反應爐裡，核子反應速率較慢。

和傳統的熱電站利用燃燒化石燃料釋放熱能一樣，核電廠是由受到控制的核分裂釋放的能量轉換為熱能，進而轉化為機械的和電子的能源形式。

核分裂[編輯] 主條目：核分裂 當一個原子數較高的核子（例如U-235或Pu-239）吸收一個中子，會形成一個激發態的核子，然後分裂為兩個或更多個輕核。

釋放出動能，伽瑪射線和若干個中子，統稱為分裂產物。

其中有些中子可能被下一個重核吸收，引發下一個分裂反應，釋放出更多的中子，依此類推。

這個反應就是連鎖反應。

但是動量太高的中子不容易被重核吸收，需要慢化劑來減速中子。

而太多中子會使反應過快失去控制，我們可以用一些對中子吸收截面較大的核素來吸收中子抑制鏈式反應。

通過中子減速劑與吸收劑，來增加和降低反應速率以控制反應爐的輸出功率。

一般常用的中子慢化劑有輕水（即H2O）（世界上75％的反應爐用輕水做慢化劑），固體石墨（20％）（車諾比電廠為著名的例子）和重水（即D2O）（5％）。

在一些實驗堆中，甲烷和鈹也被用來做慢化劑。

熱能的產生[編輯] 在反應爐裡，熱能主要有以下幾個來源： 反應碎片通過和周圍原子的碰撞，把自身的動能傳遞給周圍的原子。

分裂反應產生的伽瑪射線被反應爐吸收，轉化為熱能。

反應爐的一些材料在中子的照射下被活化，產生一些放射性的元素。

這些元素的衰變能轉化為熱能。

這種衰變熱會在反應爐關閉後仍然存在一段時間。

1千克235U完全分裂得到的熱能約等於3千噸煤燃燒所釋放的能量。

冷卻[編輯] 在反應爐裡，一般用水做冷卻劑（輕水或重水），也有用氣體，融鹽或是熔態金屬的。

冷卻劑通過泵浦在爐心裡循環流動，同時把通過分裂產生的熱傳遞出來。

一般的反應爐的冷卻系統和熱機是分開的，例如壓水堆。

也有的反應爐，蒸氣是由反應爐直接加熱得到的，例如沸水反應爐。

反應爐控制[編輯] 反應爐的輸出功率，或者說反應率，是通過控制爐心內的中子密度和能量來控制的。

控制棒由熱、中子強吸收材料做成。

如果有很多的中子被控制棒吸收，就意味著就少一些中子引發鏈式反應。

因此，把控制棒插入爐心，將會減慢反應速率，降低輸出功率。

相反，將控制棒抽出，鏈式反應的速率將會增加，輸出功率也會增加。

在一些反應爐裡，冷卻劑同時也起慢化的作用。

慢化劑通過和快中子的碰撞，吸收中子的能量，使快中子能量降低，成為熱中子。

而熱中子引發核反應的截面更大些。

因此慢化劑密度高，將會增加反應爐的功率輸出。

而溫度高，冷卻劑的密度會降低，慢化作用降低，反應速率下降。

另一些反應爐裡，冷卻劑會吸收中子，起到控制棒的作用。

在這些反應爐裡，可以通過加熱冷卻劑來提高反應爐的功率。

反應爐都有自動和手動的系統來防止意外事件的發生，當出現意外事件時，將有大量的中子強吸收材料注入，使反應爐關閉。

發電[編輯] 由鏈式反應釋放出的熱能通過冷卻劑傳導出來，加熱水產生水蒸氣，推動蒸汽渦輪發動機轉動發電機發電。

早期核子反應爐[編輯] 芝加哥堆團隊，包括恩里科·費米和雷奧·西拉爾德。

人類歷史上公認的第一個核子反應爐是由恩里科·費米於1942年在芝加哥大學負責設計建造的芝加哥1號堆；該核子反應爐輸出功率僅為0.5W。

1954年，蘇聯建成世界上第一座純民用的奧布寧斯克原子能發電站，裝機容量為5MW。

1960年，美國製造8座輸出達2MW的攜帶型核子反應爐AlcoPM-2A供應該國陸軍在格陵蘭的CampCentury計畫使用[2][3]。

1972年，法國工人們在非洲加彭的奧克洛（Oklo）地區發現輸出達100kW的天然核子反應爐，從大約20億年以前開始反應[4][5][6]。

核子反應爐的組件[編輯] 一般核電廠的關鍵部分是： 核燃料 反應爐燃料棒 慢化劑 冷卻劑 控制棒 壓力槽 反應爐中心緊急冷卻系統 反應爐保護系統 蒸汽發生器（沸水式反應爐中沒有這個） 安全殼建築 主泵 汽輪機 發電機 冷凝器 分類[編輯] 核子反應爐有幾種不同的分類方法，以下提供這些分類方法的簡介。

按核反應的類型分類[編輯] 核分裂。

所有的商業發電反應爐是基於核分裂。

它們一般採用鈾及其產物鈽作為核燃料，雖然釷燃料循環也是可能的。

核融合。

核融合發電是一個實驗性的技術，一般用氫作為燃料。

儘管不適於電力生產，范斯沃斯-赫希fusor用於產生中子放射線源。

按用途分類[編輯] 按用途分類，可以分為： 發電 核電廠 動力核子反應爐 生產核子反應爐（快中子增殖反應爐FBR） 其他供熱用途 海水淡化 研究核子反應爐（先進實驗反應爐） 按慢化劑和冷卻劑分類[編輯] 按照反應爐慢化劑和冷卻劑的不同，可以分為： 輕水反應爐（壓水反應爐、沸水反應爐）：輕水型反應爐使用相對分子質量為18的輕水作為慢化劑和冷卻劑。

重水反應爐：重水堆可按結構分為壓力槽式和壓力管式兩類。

兩者都使用重水做慢化劑，但前者只能用重水做冷卻劑後者卻可用重水、輕水、氣體等物質做冷卻劑。

石墨氣冷反應爐 石墨液冷反應爐(壓力管石墨式漫化沸水反應爐) 按照反應爐中中子的速度，可以分為： 熱中子反應爐 快中子反應爐 按代分類[編輯] 第一代反應爐（早期原型研究堆，非商業用反應爐，生產的電力一般用於展示） 第二代反應爐（目前大多數核電廠，1965年至1996年，當初設計的使用年限為30-40年，現在有些考慮到安全性正逐步退役，有些延長再使用10-20年（預計使用50-60年）。

像是在美國大約有75%正在運轉的反應爐延長20年使用期限(總共使用60年)。

[7]）依不同的設計主要可分為 壓水反應爐（PWR），美國研發 沸水反應爐（BWR），美國研發 加拿大重水鈾反應爐（CANDU），加拿大研發 進階版氣冷反應爐（AGR），英國研發 水-水高能反應爐（VVER），俄羅斯研發 壓力管式石墨慢化沸水反應爐（RBMK），俄羅斯研發 第三代反應爐（在設計上有大幅度的改進，像是燃料技術的改善，更有效率地應用熱能和安全系統的升級，像是使用被動核安全系統（英語：Passivenuclearsafety），在意外事故發生時利用重力冷卻爐心。

1996年至今） 目前正在運轉的有 奇異公司和東芝一起推出的進步型沸水式反應爐（ABWR） 韓版先進壓水反應爐（英語：APR-1400） 水-水高能反應爐（VVER-1000/428） 俄式快中子增殖反應爐（英語：BN-800_reactor）（BN-800reactor） 目前正在建造的有 中國改進型壓水堆（英語：ACPR1000）（ACPR1000） 華龍一號（HPR1000） 水-水高能反應爐（VVER-1000/428M） 歐洲壓水反應爐 第三代反應爐加強版（在安全系統和經濟效能上有革命性的突破。

2017年在俄羅斯沃羅涅日州啟動的VVER-1200/392M為第一座運轉的第三代反應爐加強版。

) 目前正在建造的有 AP1000 CAP1400 在土耳其建造的ATMEA1（英語：ATMEA1） 在白俄羅斯建造的VVER-1200/491，一號機計畫2018年完工，二號機計畫2020年完工 第四代反應爐（目前尚在研發階段，主要訴求是更佳的安全性能，永續發展，效能提升和降低成本。

） 主要有六款，三款使用慢中子產生熱能三款使用快中子產生熱能。

都是使用核分裂產生熱能。

慢中子款的有 超高溫反應爐（英語：Veryhightemperaturereactor）（Veryhightemperaturereactor，VHTR） 超臨界水反應爐（Supercriticalwaterreactor，SCWR） 熔鹽堆 快中子款的有 氣冷快中子反應爐（Gas-cooledfastreactor，GFR） 鈉冷快中子反應爐（Sodium-cooledFastReactor，SFR） 鉛冷快中子反應爐（Lead-cooledfastreactor，LFR） 術語「第四代」是美國能源部（DOE）戲稱在2000年開發新的工廠類型[8]。

在2003年，法國原子能和替代能源委員會（CEA）是第一個提到第二代類型在核子學周（英語：NucleonicsWeek）期間[9];一起使用第三代類型的第一個提出的也是在2000年，在推出的第四代國際論壇（GIF）計劃期間。

其他反應爐[編輯] 氣冷反應爐（氣冷快中子反應爐） 多用途高溫氣體反應爐 天然核子反應爐 核燃料循環[編輯] 主條目：核燃料循環 核燃料循環(英語：Nuclearfuelcycle)，指的是核燃料經過在使用過程中所經過的一系列不同的階段。

它主要包括前端步驟，其中有製造核燃料的過程、使用期間的各個步驟、以及後端步驟，其中有在核燃料使用完畢時或者核燃料再處理或者處理用過核燃料的過程。

核安全[編輯] 主條目：核安全 核安全涉及採取措施防止核與放射線事故或限制其後果的行動。

核電行業具有改善的安全性和反應爐的性能，並已提出了新的更安全的（但一般未經測試）反應爐設計，但也不能保證該反應爐將被正確的設計，建造和操作。

隨著石油和煤炭資源日漸稀缺，以及為減緩空氣污染、降低溫室氣體排放等課題，核能發電開始受到重視。

例如，法國核能被認為是核能應用成功的故事。

法國是應用核子反應爐發電最廣泛的國家，法國依靠核能產生全國75%的電能。

參見[編輯] 核技術主題 能源主題 維基教科書中的相關電子教學：中華民國法律註解/核子反應器設施管制法 維基文庫中相關的原始文獻：核子反應器設施管制法 核能 核安全 核子動力 核反應 核融合 核分裂 核衰變 核子動力潛艇 國際熱核融合實驗反應爐(ITER) 國家點火設施(NIF) 文德爾施泰因7-X(W-7X) EAST融合反應裝置 KSTAR融合反應裝置 核燃料循環 註釋[編輯] ^Newman,Jay.PhysicsoftheLifeSciences.Springer.2008:652.ISBN 978-0-387-77258-5.  ^http://gombessa.tripod.com/scienceleadstheway/id9.htmlCampCentury,Greenland ^TheStoryofCampCentury-TheCityUnderIce,USArmyfilm,1961(viaYouTube) ^Meshik,AlexP."TheWorkingsofanAncientNuclearReactor."ScientificAmerican.November,2005.Pg.82. ^Oklo:NaturalNuclearReactors.OfficeofCivilianRadioactiveWasteManagement.[2006-06-28].（原始內容存檔於2008年10月20日）.  ^Oklo'sNaturalFissionReactors.AmericanNuclearSociety.[2006-06-28].  ^Renewalabridgetoreplacement.WorldNuclearNews.2013-12-19[2018-04-17].  ^GenerationIV.Euronuclear.org.[2011-03-18].（原始內容存檔於2011年3月17日）.  ^NucleonicsWeek,Vol.44,No.39;p.7,25September2003Quote:"EtiennePochon,CEAdirectorofnuclearindustrysupport,outlinedEPR'simprovedperformanceandenhancedsafetyfeaturescomparedtotheadvancedGenerationIIdesignsonwhichitwasbased." 參考文獻[編輯] 二十億歲的核子反應爐？[英]:TwoBillionYearOldNuclearReactor?[永久失效連結] 閱論編核技術科學 物理學 化學 工程 原子核 核分裂 核融合 放射線 電離放射線 軔致放射線 燃料 氚 氘 氦-3 可分裂物質 增殖性材料 核燃料循環 同位素分離 核材料 鈾 濃縮鈾 貧化鈾 鈽 釷/釷燃料發電 中子 中子溫度 熱中子 快中子 融合中子 中子截面 中子俘獲 中子活化 中子毒物 中子放射線 中子發生器 中子鏡 核子反應爐核分裂反應爐按慢化劑分類輕水反應爐 PWR BWR ABWR SCWR 重水反應爐 PHWR 加拿大重水鈾反應爐 SGHWR ATR（英語：.]]） 石墨慢化反應爐 球床反應爐（PBMR） VHTR 超高溫實驗堆 RBMK Magnox（英語：Magnox） AGR（英語：AGR） 氟鋰鈹（FLiBe）熔鹽反應爐（MSR）（無）FR 快中子增殖反應爐 LMFR（英語：Liquidmetalcooledreactor） IFR（英語：IntegralFastReactor） TWR SSTAR NFR 加速器驅動次臨界反應爐 按核子反應爐冷卻劑（英語：Nuclearreactorcoolant）分類的第四代反應爐 GFR LFR（英語：Leadcooledfastreactor） SFR 核融合反應爐按約束方式分類磁約束 托卡馬克 球磁機（英語：Spheromak） 仿星器 RFP（英語：Reversedfieldpinch） FRC（英語：Field-reversedconfiguration） 懸浮偶極 慣性約束 慣性局限融合 Z箍縮（英語：Z-pinch） 氣泡融合（英語：Bubblefusion） 熔凝器 靜電 MTF（英語：Magnetizedtargetfusion） 其它 μ子催化 熱電融合（英語：Pyroelectricfusion） Migma裝置（英語：Migma） Polywel裝置（英語：Polywell） DPF（英語：Denseplasmafocus） 核電廠 核子反應爐列表 空泡係數 核子動力 國家 經濟（英語：Economicsofnewnuclearpowerplants） 融合能 RTG 核子動力推進 火箭 核安全 國際核事件分級表 核醫學醫學影像學按放射線分類伽馬射線探傷機（英語：Gammacamera） 閃爍掃描法（英語：Scintigraphy） PET SPECT（英語：Singlephotonemissioncomputedtomography） X光 投射X射線攝影（英語：Projectionalradiography） X射線計算機斷層成像 治療 快中子療法（英語：Fastneutrontherapy） 放射治療 螺旋斷層放射性治療（英語：Tomotherapy） 質子治療 近距離放射治療 中子捕獲治療(NCT) 硼中子俘獲治療(BNCT) 放射藥理學 放射手術 武器主題 歷史 設計（泰勒-烏拉姆構型） 核戰爭 核軍備競賽 核爆 影響（英語：Effectsofnuclearexplosions） 核試驗 地下核試驗（英語：Undergroundnucleartesting） 高空核爆炸（英語：High-altitudenuclearexplosion） 運載（英語：Nuclearweaponsdelivery） 擴散 核當量 爆炸當量 流行文化（英語：Nuclearweaponsinpopularculture） 列表 核武器（英語：Listofnuclearweapons） 核試驗（英語：Listofnucleartests） 核武裝國家 無核武地帶 條約 廢料核反應產物 錒系元素 再處理鈾 反應爐級鈽 次錒系元素 激活產物 核分裂產物 長壽命分裂產物 錒系化學 處理方法 核燃料循環 用過核燃料 用過燃料池 乾式貯存桶 高放射性廢物 低放射性廢物 處置 再處理 嬗變 爭論 核事故 核電存廢問題 關於核武器的爭論 反核運動 鈾礦開採的爭論（英語：Uraniumminingdebate） 廢止核電 分類 主題 共享資源 專題 規範控制 AAT:300007654 BNF:cb119413284(data) GND:4030344-5 LCCN:sh85093071 NARA:10642490 NDL:00562387 取自「https://zh.wikipedia.org/w/index.php?title=核反应堆&oldid=68777300」 分類：原子核物理學核能技術核反應爐隱藏分類：自2018年5月粗劣翻譯含有英語的條目有藍鏈卻未移除內部連結助手模板的頁面自2018年3月帶有失效連結的條目條目有永久失效的外部連結包含AAT標識符的維基百科條目包含BNF標識符的維基百科條目包含GND標識符的維基百科條目包含LCCN標識符的維基百科條目包含NARA標識符的維基百科條目包含NDL標識符的維基百科條目 導覽選單 個人工具 沒有登入討論貢獻建立帳號登入 命名空間 條目討論 臺灣正體 已展開 已摺疊 不转换简体繁體大陆简体香港繁體澳門繁體大马简体新加坡简体臺灣正體 查看 閱讀編輯檢視歷史 更多 已展開 已摺疊 搜尋 導航 首頁分類索引特色內容新聞動態近期變更隨機條目資助維基百科 說明 說明維基社群方針與指引互助客棧知識問答字詞轉換IRC即時聊天聯絡我們關於維基百科 工具 連結至此的頁面相關變更上傳檔案特殊頁面靜態連結頁面資訊引用此頁面維基數據項目 列印/匯出 下載為PDF可列印版 其他專案 維基共享資源 其他語言 AfrikaansالعربيةAsturianuAzərbaycancaБеларускаяБеларуская(тарашкевіца)БългарскиবাংলাBosanskiCatalàMìng-dĕ̤ng-ngṳ̄کوردیČeštinaCymraegDanskDeutschΕλληνικάEnglishEsperantoEspañolEestiEuskaraفارسیSuomiFrançaisGaeilgeGalegoעבריתहिन्दीHrvatskiKreyòlayisyenMagyarՀայերենBahasaIndonesiaItaliano日本語ქართულიҚазақшаಕನ್ನಡ한국어KurdîLatinaLietuviųLatviešuMinangkabauМакедонскиമലയാളംमराठीBahasaMelayuမြန်မာဘာသာनेपालीNederlandsNorsknynorskNorskbokmålਪੰਜਾਬੀPolskiپنجابیپښتوPortuguêsRomânăРусскийSrpskohrvatski/српскохрватскиසිංහලSimpleEnglishSlovenčinaSlovenščinaСрпски/srpskiSvenskaKiswahiliதமிழ்తెలుగుไทยTürkçeТатарча/tatarçaУкраїнськаاردوOʻzbekcha/ўзбекчаTiếngViệtWinaray吴语粵語 編輯連結