nuclear reactor 核反应堆

持续发生核裂变(nuclear fission)连锁反应(chain reaction) 的装置，为了产生核能(nuclear energy) 、放射性同位素或新的核素， 该反应可受控制。在裂变反应堆中可用的燃料有铀 235、铀 233、钚 239； 只有铀 235 存在于天然铀中(天然铀中含 1/140)，其他几种燃料必须人工生产(参见 nuclear fuel)。当一个铀 235 核由一中子轰击而裂变时，它碎成大约相等的两半，这两原子核碎片释放两个或三个很高能量的中子，这些快中子(fast neutrons)需要减慢速度，以增加它们进一步使 235U 核裂变的机率，从而支持连锁反应。当中子碰撞其他原子核时，一定程度上自然地发生降缓速度的过程，然而，不利的是，铀的主要同位素 238U 大量吸收快中子使天然铀不能自己维持连锁反应。为了产生可控的自持连锁反应，需要降低中子速度[在热反应堆中用减速剂(moderator)]，大量减少被 238U 吸收的中子数，或者浓缩天然铀降低 238U 在天然铀中的优势，使浓缩铀含的 235U 多于天然铀中的 235U 的含量。在快速反应堆中用的燃料是浓缩轴，不加减速剂。

在热反应堆中，中子是由与轻减速剂原子(如石墨、氘或铍)碰撞减速的，碰撞后中子与其周围物质处于热平衡，成为热中子。在多相反应堆中， 燃料和减速剂处于独立的固体状态和液体状态(例如，固体的铀燃料和重水减速剂)。在均相热反应堆中，燃料和减速剂混合在一起，例如，溶液状态的熔融弥散液、稀浆或悬浮液。

在反应堆中心部分，燃料元件包住燃料，在多相反应堆中燃料元件可能装进合适的装有减速剂的网格中。反应进程受控制棒(control rod) 控制，当控制捧降低到中心部位时，它吸收中子因而减缓或停止连锁反应。在中心部分由核反应产生的热量被用来发电，发电的方式和普通发电站的发电方式相同，即利用蒸汽驱动。涡轮机使发电机旋转。热能通过冷却剂(coolant)被转移至产生蒸汽的锅炉和热交换机，水常被用作冷却剂。在沸水反应堆(BWR)和增压水反应堆(PWR)中，水既是冷却剂也是减速剂。在BWR 中，一次冷却剂驱动涡轮机；在 PWR 中，一次冷却剂使第二回路中产生蒸汽以驱动涡轮机。在气冷反应堆中，冷却剂是气体，通常是二氧化碳， 排出温度约 350℃，在先进的气冷反应堆(AGR)中，排出温度约 600℃。在快速反应堆中，温度较高，使用的是液态金属冷却剂，通常为液态钠。某些快速反应堆被用作换能器或增殖堆。换能反应堆是把增殖性物质(fertilematerial)(如 238U)转换成裂变物质(如 239Pu)。增殖反应堆产生与反应堆所用裂变物质一样的裂变物质。例如，利用掺 239Pu 的铀，产生的 239Pu 比反应堆用的 239Pu 多，这是由 238U 转换而来的。

参见 thermonuclear reactor。