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       從美國(guó)頒布“和平利用原子能”法案，到20世紀(jì)70-80年代這個(gè)“第一核紀(jì)元”，核裂變反應(yīng)堆已經(jīng)從發(fā)電不足1瓦的“芝加哥I號(hào)”，巍然成長(zhǎng)為形式各異的百萬千瓦級(jí)能量巨人了。各工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家也隨之產(chǎn)生了一批擁有核電廠設(shè)計(jì)、開發(fā)能力的龍頭企業(yè)，在商用核電產(chǎn)業(yè)競(jìng)技場(chǎng)上頗有群雄逐鹿之勢(shì)。

       核電廠最為重要的部分是以反應(yīng)堆為核心的核蒸汽供應(yīng)系統(tǒng)。核蒸汽供應(yīng)系統(tǒng)的區(qū)別，則主要是由反應(yīng)堆核燃料、慢化劑與冷卻劑，這三大因素的不同選擇方案所決定的。這里將根據(jù)這些因素，展示幾種成熟的商用反應(yīng)堆芳容。

       反應(yīng)堆鼻祖“芝加哥I號(hào)”的基因被比較完整地保留了下來，并首先在英國(guó)建成了以天然鈾作核燃料、石墨作慢化劑，并以二氧化碳?xì)怏w作冷卻劑的MAGNOX反應(yīng)堆；后來，通過提高核燃料的鈾濃度，以及冷卻劑二氧化碳的出口溫度和壓力，形成了“先進(jìn)氣冷堆”(AGR)；而今，在改善核燃料構(gòu)型，并使用物性更穩(wěn)定的氦氣作冷卻劑的基礎(chǔ)上，更為先進(jìn)的“高溫氣冷堆”(HTGR)也積極發(fā)展起來。但這種堆型工程建造與運(yùn)行維護(hù)要求較高，至今尚沒有大型核電廠的建造經(jīng)驗(yàn)；同樣使用天然鈾作核燃料的堆型，還有用重水作為慢化劑兼冷卻劑的重水堆(CANDU)，這主要是由于重水吞噬中子的能力很小，并且能讓天然鈾“燃燒”的很充分。但“重水(D₂O)”極其稀有，其含有的氫元素要比常見的“輕水(H₂O)”多一個(gè)中子，在自然界中其含量低于萬分之二，因此重水堆的造價(jià)也就相當(dāng)昂貴。并由于重水慢化中子的能力不如輕水，使得同功率的重水堆都要比輕水堆的塊兒頭更大些；與重水堆相對(duì)地，在使用輕水作為慢化劑兼冷卻劑的輕水堆中，維持鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的中子常常會(huì)被輕水吞噬而損失掉，因此輕水堆一般都用加濃鈾作為核燃料。但輕水的中子慢化性能較好、容易獲得且廉價(jià)，且密度高、粘性小、熱工性能良好。而根據(jù)運(yùn)行過程中反應(yīng)堆內(nèi)的輕水是否總是保持液態(tài)，還可分為壓水堆(PWR)與沸水堆(BWR)。在核電家族譜中，輕水堆這一分支可謂“人丁興旺”。其中，壓水堆技術(shù)主要由美國(guó)西屋電氣(WestingHouse)、燃燒工程公司(CE)發(fā)展，這種堆型體積較小、結(jié)構(gòu)緊湊，工程建造與運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)都非常豐富。沸水堆技術(shù)則落戶于通用電氣公司(GE)，其結(jié)構(gòu)相對(duì)壓水堆更為簡(jiǎn)單、但工程與設(shè)備方面的要求更為嚴(yán)格。這兩種堆型已分別經(jīng)過了數(shù)次整合與革新，共同把輕水堆技術(shù)推向了前所未有的高度。

       根據(jù)2009年的世界核協(xié)會(huì)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，壓水堆艷壓群芳，以占運(yùn)行機(jī)組總數(shù)60.6%的比例成為了商用反應(yīng)堆中毋庸置疑的王者，沸水堆與重水堆則分別以21.1%及10.3%分列榜眼與探花。

       這些反應(yīng)堆僅是核電大家族的幾個(gè)代表。在并不算長(zhǎng)的半個(gè)世紀(jì)中，其他諸如能夠使乏燃料得到有效處理、并使核燃料增殖的快中子增殖堆等堆型，雖已嶄露頭角卻并沒有成為核電發(fā)展的主力，或許這只是未到其大顯身手的時(shí)候罷了。

       到了20世紀(jì)80年代初，不甚緊迫的化石能源探明儲(chǔ)量和兩次影響較大的核電廠事故，為轟轟烈烈的“第一核紀(jì)元”劃上了一道灰色的休止符。從此，世界商用核電產(chǎn)業(yè)進(jìn)入了近20年的冰封期，但余熱卻未冷卻，為迎來下一個(gè)“春天”蓄積著力量。(作者系核科學(xué)與技術(shù)專業(yè)博士趙瑞昌)