熱中子反應堆原理與應用生活常識

反應堆是能在受控狀態下安全進行核裂變連鎖反應的裝置，其名稱源於第一個核反應堆使用石墨與金屬鈾塊疊層構成。後續非石墨結構的反應堆沿用了此稱呼。

熱中子反應堆概覽

熱中子反應堆屬於核裂變反應堆，目前實用化類型包括輕水堆與重水堆，其中輕水堆為現階段主要應用形式。在輕水堆中，水同時兼具中子減速劑與冷卻媒介的功能，進一步分為：

• 壓水堆（PWR）：冷卻系統分為一次側與二次側。一次側水在約160大氣、325℃下保持液態並輸出熱能；經過蒸汽發生器加熱二次側水至沸點後，產生的275℃蒸汽驅動汽輪發電。
• 沸騰水堆（BWR）：堆芯直接產生蒸汽驅動渙輪，應用較少。

運作原理與安全控制

壓水堆常用濃縮铀（U-235）為燃料，其裂變產生的中子會被水、石墨或燃料棒中的U-238吸收。為調篻反應速度，會在冷卻水中添加硼，並使用控制棒插入堆芯吸收中子：當控制棒深入時中子數不足達臨界，反應暫停；拔出後創造足夠熱中子（速度緩慢的中子）使U-235持續裂變，並將產生的熱量傳導至二次水迴路，最終安全轉化為電能。

主要應用：壓水堆最初為核潛艇提供動力，現今廣泛用於商業核電發電。