[科普中國]-加拿大重水鈾反應(yīng)堆

加拿大重水鈾反應(yīng)堆或稱“CANDU反應(yīng)堆”或是“坎度堆”，是加拿大原子能公司、安大略水電公司和加拿大奇異公司聯(lián)手于1954年開始研發(fā)的壓水式重水反應(yīng)堆。SNC-Lavalin于2011年買下CANDU反應(yīng)堆的技術(shù)。 CANDU反應(yīng)堆使用重水當(dāng)作中子減速劑和反應(yīng)堆冷卻劑， 核燃料使用未經(jīng)濃縮的天然鈾礦。甚至可以直接使用混合氧化物核燃料(MOX fuel) 或是再處理鈾 當(dāng)作燃料。CANDU反應(yīng)堆利用核分裂的熱能產(chǎn)生電力。CANDU源自“CANada Deuterium Uranium”。

有兩種主要類型的CANDU反應(yīng)堆，最初的設(shè)計大約500 MWe，旨在用于大型工廠的多反應(yīng)堆裝置，以及600 MWe級的合理化CANDU 6，設(shè)計用于單一 獨立單元或小型多單元工廠。 CANDU 6機(jī)組在魁北克和新不倫瑞克以及巴基斯坦，阿根廷，韓國，羅馬尼亞和中國建成。 非CANDU 6設(shè)計的一個例子被出售給了印度。 該多機(jī)組設(shè)計僅在加拿大安大略省使用，隨著該省安裝更多機(jī)組，該機(jī)組的規(guī)模和功率不斷增加，在達(dá)林頓核電站安裝的機(jī)組達(dá)到約880 MWe。 以與CANDU 6類似的方式合理化大型單元的努力導(dǎo)致了CANDU 9。

簡介加拿大重水鈾反應(yīng)堆或稱“CANDU反應(yīng)堆”或是“坎度堆”，是加拿大原子能公司、安大略水電公司和加拿大奇異公司聯(lián)手于1954年開始研發(fā)的壓水式重水反應(yīng)堆。SNC-Lavalin于2011年買下CANDU反應(yīng)堆的技術(shù)。 CANDU反應(yīng)堆使用重水當(dāng)作中子減速劑和反應(yīng)堆冷卻劑，核燃料使用未經(jīng)濃縮的天然鈾礦。甚至可以直接使用混合氧化物核燃料(MOX fuel)或是再處理鈾當(dāng)作燃料。CANDU反應(yīng)堆利用核分裂的熱能產(chǎn)生電力。CANDU源自“CANada Deuterium Uranium”。

有兩種主要類型的CANDU反應(yīng)堆，最初的設(shè)計大約500MWe，旨在用于大型工廠的多反應(yīng)堆裝置，以及600 MWe級的合理化CANDU 6，設(shè)計用于單一 獨立單元或小型多單元工廠。CANDU 6機(jī)組在魁北克和新不倫瑞克以及巴基斯坦，阿根廷，韓國，羅馬尼亞和中國建成。 非CANDU 6設(shè)計的一個例子被出售給了印度。 該多機(jī)組設(shè)計僅在加拿大安大略省使用，隨著該省安裝更多機(jī)組，該機(jī)組的規(guī)模和功率不斷增加，在達(dá)林頓核電站安裝的機(jī)組達(dá)到約880 MWe。 以與CANDU 6類似的方式合理化大型單元的努力導(dǎo)致了CANDU 9。1

原理加拿大重水鈾反應(yīng)爐使用重水作中子減速劑，效率是普通的水的1700倍，而且重水吸收的中子比普通的水少。所以重水反應(yīng)堆可以使用未經(jīng)濃縮的鈾（0.7%鈾-235，其余大部分的成分為鈾-238），甚至再處理鈾當(dāng)作燃料。但和輕水反應(yīng)堆相比，加拿大重水鈾反應(yīng)爐需要更多的核燃料以達(dá)到相同的發(fā)電量。 重水也負(fù)責(zé)把核分裂的熱能傳送到蒸氣產(chǎn)生器，產(chǎn)生的蒸氣驅(qū)動渦輪發(fā)動機(jī)，再經(jīng)過發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電力。 加拿大重水鈾反應(yīng)爐的燃料是橫的放的（平行于地面），可以在正常運轉(zhuǎn)下更換燃料，不像輕水反應(yīng)堆，燃料是直的放的（垂直于地面），更換燃料前必須停機(jī)。而且橫的放的燃料在過熱時會彎曲，自然地減慢核分裂反應(yīng)。

此外，加拿大重水鈾反應(yīng)爐使用電磁力作為控制棒的動力，所以沒有停電的問題。1CANDU6的冷卻劑的規(guī)格如下：

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CANDU6加強(qiáng)版（Enhanced CANDU6, EC6）建立在CANDU6的基礎(chǔ)之上，配搭效率更佳的渦輪發(fā)動機(jī)。是700MWe第三代反應(yīng)堆，設(shè)計使用年限為60年，每年的容量因子大于92%?？梢灾苯邮褂锰烊烩櫟V當(dāng)作燃料，適用于小型規(guī)?；蚴侵械纫?guī)模的輸電網(wǎng)絡(luò)。1

核燃料的循環(huán)一個重水設(shè)計可以維持比輕水反應(yīng)堆更低濃度裂變原子的連鎖反應(yīng)，從而可以使用一些替代燃料; 例如，從已被用過的輕水堆燃料中“回收鈾”（RU）。 CANDU設(shè)計用于鈾含量僅為0.7%的天然鈾，因此含有0.9%鈾-235的RU是一種豐富的燃料。 這從鈾中進(jìn)一步提取了30-40%的能量。開發(fā)中的DUPIC（直接使用廢壓縮堆燃料在CANDU中）可以在不進(jìn)行后處理的情況下進(jìn)行回收。 燃料在空氣中氧化（氧化），然后在氫氣（還原）中破碎成粉末，然后形成CANDU燃料顆粒。 坎杜堆也可以從更豐富的釷中生產(chǎn)燃料。 這種情況正在印度被調(diào)查，以利用其天然釷儲備。

甚至比輕水堆更好，坎杜堆可以使用鈾和钚氧化物（MOX燃料）的混合物，钚既可以來自拆解的核武器，也可以使用再加工的反應(yīng)堆燃料。 再加工钚中的同位素混合物對武器沒有吸引力，但可用作燃料（而不僅僅是核廢料），而燃燒武器級钚則消除了核武器擴(kuò)散危險。 如果目的是明確地從乏燃料中燃燒钚或其他錒系元素，那么建議使用特殊的惰性基質(zhì)燃料，以便比MOX燃料更有效地完成此項工作。 由于它們不含鈾，這些燃料不會生產(chǎn)任何額外的钚。2

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

李航 - 副教授 - 西南大學(xué)