認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)實(shí)習(xí)報(bào)告

西南科技大學(xué)核工程與核技術(shù)專業(yè)認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)實(shí)習(xí)報(bào)告專業(yè)班級(jí)：核工1502作者姓名：石曉鐘作者學(xué)號(hào)：5118115月

TOC\f\h\z\t"樣式11,1,樣式12,2,樣式23,3"一、摘要。 3二、核心詞。 3三、正文。 4（一）實(shí)習(xí)目的。 4（二）有關(guān)背景。 41.核能。 42.中國工程物理研究院。 53.中國綿陽研究堆（CMRR）。 6（三）實(shí)習(xí)時(shí)間。 7（四）實(shí)習(xí)地點(diǎn)。 7（五）實(shí)習(xí)手段。 7（六）實(shí)習(xí)過程。 71.核反映堆。 92.重水堆。 93.核燃料和控制棒。 94.慢化劑和冷卻劑。 115.外壓力殼。 126.屏蔽層。 13四、實(shí)習(xí)總結(jié)。 13五、結(jié)束語。 14參考文獻(xiàn)。 15

一、摘要。5月11日上午，在帶隊(duì)教師呂會(huì)議的指導(dǎo)下，我們核工程與核技術(shù)專業(yè)級(jí)的全體同窗前往中國工程物理研究院核物理與化學(xué)研究所完畢了專業(yè)認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)。核能（或稱原子能）是通過核反映從原子核釋放的能量，可通過核裂變、核聚變和核衰變?nèi)N核反映之一釋放。核能有巨大威力并且地球上蘊(yùn)藏著數(shù)量可觀的鈾、釷等裂變資源，如果把它們的裂變能充足運(yùn)用，能夠滿足人類上千年的能源需求。因此，核能含有巨大的應(yīng)用價(jià)值和開發(fā)價(jià)值，而要將核能轉(zhuǎn)換成能為我們所能直接運(yùn)用的能量，需要借助以核反映堆為中心樞紐的核能轉(zhuǎn)換裝置。化石燃料可能在此后的幾個(gè)世紀(jì)內(nèi)被消耗殆盡，在核能、風(fēng)能、水能、太陽能、地?zé)岷统毕饶茉串?dāng)中，核能是現(xiàn)在比較成熟并已在工業(yè)上大規(guī)模應(yīng)用的新型能源，不僅有單位體積能量大的優(yōu)點(diǎn)，并且資源豐富。核動(dòng)力反映堆使用的重要領(lǐng)域是船用核動(dòng)力和核電站。核反映堆分三種類型，壓水堆、沸水堆和重水堆，在帶隊(duì)教師的解說下，我們參觀考察了一種重水堆的模型，中國綿陽研究堆(CMRR)——在線輻照產(chǎn)氚/提氚實(shí)驗(yàn)研究平臺(tái)。在實(shí)習(xí)過程中，我們理解了核反映堆以及重水堆的工作原理，參觀了重水堆中活性區(qū)的核燃料、慢化劑、冷卻劑和控制棒以及重水堆中的反射層、外壓力殼和屏蔽層，對(duì)核工程與核技術(shù)專業(yè)有了更直觀和更進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)。中子與一種鈾核發(fā)生核反映，鈾核裂變?yōu)閮蓚€(gè)碎片，同時(shí)放出幾個(gè)中子，釋放出巨大的能量，而重水堆則是以天然鈾為核燃料，以重水為慢化劑和冷卻劑，用循環(huán)水(或其它物質(zhì))帶走熱量避免反映堆因過熱燒毀，導(dǎo)出的熱量能夠使水變成水蒸氣，推動(dòng)汽輪機(jī)發(fā)電，將控制棒插入含有核燃料的堆芯能夠使核反映停止。同時(shí)，作為國防科技工業(yè)的后備軍，我們也需要嚴(yán)格恪守國防科技工業(yè)安全保密“六條規(guī)定”。二、核心詞。重水堆活性區(qū)反射層外壓力殼屏蔽層核燃料慢化劑冷卻劑控制棒三、正文。（一）實(shí)習(xí)目的。鄧小平曾經(jīng)說過：“實(shí)踐才是檢查真理的原則?！痹诖笠缓痛蠖牡谝粚W(xué)期，我們所學(xué)習(xí)的課程大多都是課本上的基礎(chǔ)理論知識(shí)，即使我們有諸多同窗都加入了導(dǎo)師的實(shí)驗(yàn)室，參加了他們的科研項(xiàng)目，但是我們對(duì)自己核工程與核技術(shù)專業(yè)的認(rèn)識(shí)還并不夠直觀和進(jìn)一步。因此，我們不能都成為只會(huì)紙上談兵的趙括，要學(xué)以致用，通過核工程與核技術(shù)專業(yè)認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)這門課程，在實(shí)習(xí)單位參觀考察并且聆聽?zhēng)ш?duì)教師的解說，我們能對(duì)核工程與核技術(shù)專業(yè)有更直觀和更進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)，從而能為自己在后來對(duì)專業(yè)知識(shí)更進(jìn)一步的學(xué)習(xí)奠定更結(jié)實(shí)的基礎(chǔ)。（二）有關(guān)背景。1.核能。核能（或稱原子能）是通過核反映從原子核釋放的能量，符合阿爾伯特·愛因斯坦的質(zhì)能方程E=mc2，其中E=能量，m=質(zhì)量，c=光速。核能可通過三種核反映之一釋放：1.核裂變，較重的原子核分裂釋放結(jié)合能。2.核聚變，較輕的原子核聚合在一起釋放結(jié)合能。3.核衰變，原子核自發(fā)衰變過程中釋放能量。核能有巨大威力。1公斤鈾原子核全部裂變釋放出來的能量，約等于2700噸原則煤燃燒時(shí)所放出的化學(xué)能。一座100萬千瓦的核電站，每年只需25噸至30噸低濃度鈾核燃料，運(yùn)輸這些核燃料只需10輛卡車；而相似功率的煤電站，每年則需要300多萬噸原煤，運(yùn)輸這些煤炭，要1000列火車。核聚變反映釋放的能量則更巨大。據(jù)測(cè)算1公斤煤只能使一列火車開動(dòng)8米；一公斤裂變?cè)峡墒挂涣谢疖囬_動(dòng)4萬公里；而1公斤聚變?cè)夏軌蚴挂涣谢疖囆旭?0萬公里，相稱于地球到月球的距離。地球上蘊(yùn)藏著數(shù)量可觀的鈾、釷等裂變資源，如果把它們的裂變能充足運(yùn)用，能夠滿足人類上千年的能源需求。在大海里，還蘊(yùn)藏著不少于20萬億噸核聚變資源——?dú)涞耐辉仉?，如果可控核聚變?cè)?1世紀(jì)前期變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)，這些氘的聚變能將可頂幾萬億億噸煤，能滿足人類百億年的能源需求。更可貴的是核聚變反映中幾乎不存在放射性污染。聚變能稱得上是將來的抱負(fù)能源。因此，人類已把解決資源問題的但愿，寄托在核能這個(gè)能源世界將來的巨人身上了。REF_Hlk\r\h[1]因此，核能含有巨大的應(yīng)用價(jià)值和開發(fā)價(jià)值，而要將核能轉(zhuǎn)換成能為我們所能直接運(yùn)用的能量，需要借助核能轉(zhuǎn)化妝置，而核反映堆則是核能轉(zhuǎn)化妝置的中心樞紐。2.中國工程物理研究院。中國工程物理研究院（簡(jiǎn)稱中物院，原簡(jiǎn)稱九院）創(chuàng)立于1958年，是國家計(jì)劃單列的我國唯一的核武器研制生產(chǎn)單位，是以發(fā)展國防尖端科學(xué)技術(shù)為主的集理論、實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)為一體的綜合性研究院。中物院主體座落于四川省綿陽市科學(xué)城，在北京、上海、成都、深圳等地設(shè)有科研分支機(jī)構(gòu)或辦事機(jī)構(gòu)。中物院于1958年在北京建院，經(jīng)歷了三次基地變遷；1962年開始從北京遷往青海221廠核武器研制基地；1969年遷往四川“九〇二地區(qū)”；1990年開始向綿陽科學(xué)城調(diào)節(jié)搬遷，實(shí)施相對(duì)集中，同年中物院管理體制調(diào)節(jié)為國家計(jì)劃單列的相對(duì)獨(dú)立的科研事業(yè)單位。中物院名稱先后使用過二機(jī)部九局、北京第九研究所、二機(jī)部第九研究設(shè)計(jì)院（開始簡(jiǎn)稱九院）、中國人民解放軍第九研究院、核工業(yè)部第九研究院、核工業(yè)第九研究院等，1985年國家正式同意使用“中國工程物理研究院”的名稱。中物院設(shè)有科研機(jī)構(gòu)、技術(shù)保障等單位，重要從事沖擊波與爆轟物理、核物理、等離子體與激光技術(shù)、工程與材料科學(xué)、電子學(xué)與光電子學(xué)、化學(xué)與化工、計(jì)算機(jī)與計(jì)算數(shù)學(xué)等學(xué)科領(lǐng)域的研究及應(yīng)用，是專業(yè)門類齊全、先進(jìn)設(shè)備與技術(shù)保障能力相配套的大型科研生產(chǎn)基地。中物院現(xiàn)有在職職工約23000人，其中專業(yè)技術(shù)人員近1萬人，技能人員近9000人?！皟蓮椧恍枪转?jiǎng)?wù)隆鲍@得者于敏、王淦昌、鄧稼先、朱光亞、陳能寬、周光召、郭永懷、程開甲、彭桓武等杰出科學(xué)家都曾擔(dān)任過我院的重要領(lǐng)導(dǎo)職務(wù)。現(xiàn)有中國科學(xué)院院士11人，中國工程院院士11人。中物院設(shè)有碩士部，在有關(guān)學(xué)科含有一級(jí)和二級(jí)學(xué)科博士授予權(quán)。有物理、數(shù)學(xué)、核科學(xué)與技術(shù)、力學(xué)等博士后科研流動(dòng)站（其中核科學(xué)與技術(shù)和數(shù)學(xué)流動(dòng)站為全國優(yōu)秀博士后流動(dòng)站）。REF_Ref\r\h[2]3.中國綿陽研究堆（CMRR）。中國綿陽研究堆(CMRR)附屬于中國工程物理研究院，功率20MW，位于四川省綿陽市的核物理與化學(xué)研究所NP廠區(qū)，通過國家驗(yàn)收，9月冷源正式投入使用。實(shí)測(cè)用于中子散射實(shí)驗(yàn)的熱中子通量2.4×1014n/cm2˙s，冷中子通量109n/cm2˙s。首期建設(shè)的6臺(tái)中子散射譜儀和2臺(tái)中子成像裝置，經(jīng)以來的系列帶中子束熱調(diào)試工作已經(jīng)全部投入使用。分別為：高分辨中子衍射儀、中子應(yīng)力分析譜儀、高壓中子衍射儀、中子小角散射譜儀、飛行時(shí)間極化中子反射譜儀、冷中子三軸譜儀和冷/熱中子成像裝置，實(shí)測(cè)綜合性能指標(biāo)均達(dá)國際主流行列，部分屬國際先進(jìn)。同時(shí)高/低溫、高壓、力學(xué)拉伸和磁場(chǎng)等原位環(huán)境加載設(shè)備也已初步含有。二期建設(shè)的熱中子三軸譜儀、中子超小角散射譜儀和中子標(biāo)定測(cè)試束線等已得到國家立項(xiàng)支持，計(jì)劃于開始實(shí)施。一期建設(shè)的中子散射譜儀對(duì)國內(nèi)科研領(lǐng)域的推動(dòng)作用和效益已初顯?，F(xiàn)在已為北京大學(xué)、中國科學(xué)院金屬所、北京科技大學(xué)、中科院高能所、北京航空材料研究院、上海交通大學(xué)、中山大學(xué)和山東大學(xué)等顧客單位提供了實(shí)驗(yàn)服務(wù)，部分成果已發(fā)表于《ActaMater.》等國際刊物。REF_Ref\r\h[3]（三）實(shí)習(xí)時(shí)間。5月11日上午（四）實(shí)習(xí)地點(diǎn)。中國工程物理研究院核物理與化學(xué)研究所（五）實(shí)習(xí)手段。參觀考察和聆聽?zhēng)ш?duì)老師的解說（六）實(shí)習(xí)過程。隨著工業(yè)技術(shù)的飛速發(fā)展和人類文明的進(jìn)步，地球上有限的化石能源在加速地消耗。據(jù)預(yù)言家們預(yù)計(jì)，化石燃料可能在此后的幾個(gè)世紀(jì)內(nèi)被消耗殆盡。除這些化石燃料外，自然界里尚有核能、風(fēng)能、水能、太陽能、地?zé)岷统毕?。在這些能源當(dāng)中，核能是現(xiàn)在比較成熟并已在工業(yè)上大規(guī)模應(yīng)用的新型能源。核能不僅有單位體積能量大的優(yōu)點(diǎn)，并且資源豐富，據(jù)初步預(yù)計(jì)，地球上已勘探到的鈾礦和釷礦資源其能量相稱于有機(jī)燃料的20倍。核動(dòng)力反映堆使用的一種重要領(lǐng)域是船用核動(dòng)力，涉及潛艇核動(dòng)力和航空母艦的核動(dòng)力。由于核動(dòng)力含有不依賴空氣工作的特點(diǎn)，它作為水下潛艇和潛器的動(dòng)力有其特殊的優(yōu)點(diǎn)，因此核反映堆出世以來較早的是被用在核潛艇上。核潛艇與常規(guī)潛艇相比含有水下續(xù)航力強(qiáng)、噪聲小和可靠性好等突出優(yōu)點(diǎn)，因此世界上的幾個(gè)核大國都相繼建造了大批的核潛艇。由于核能的單位體積釋熱量大、使用時(shí)間長，因此對(duì)于功率大、燃料消耗量多的航空母艦也是一種很抱負(fù)的動(dòng)力源。根據(jù)原子核裂變產(chǎn)生的能量計(jì)算，1kg的235U完全裂變所產(chǎn)生的能量大概相稱于2800t原則煤完全燃燒，或2100t燃油完全燃燒所產(chǎn)生的能量值。因此在大型航空母艦上用核動(dòng)力取代常規(guī)動(dòng)力能夠大大減少燃料的攜帶量，提高艦艇的續(xù)航能力。核動(dòng)力反映堆應(yīng)用的另一種重要領(lǐng)域是核電站，自第一座核電站問世以來的50年里，核電站的發(fā)展速度很快，現(xiàn)在全世界31個(gè)國家和地區(qū)有438座核電站在運(yùn)行，核電站已積累了5000多堆年的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。從總的發(fā)展趨勢(shì)來看，在此后的30~50年內(nèi)，還會(huì)有更多的國家和地區(qū)建造核電站，核電站的發(fā)電總量將達(dá)成世界總發(fā)電量的35%以上。核電站數(shù)年的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)證明，核能是一種清潔、經(jīng)濟(jì)、安全的能源。核電站在工作過程中不會(huì)向大氣排放SO2和CO2等有害氣體，能夠避免產(chǎn)生溫室效應(yīng)，如果全部用核能替代化石燃料發(fā)電，能夠改善大氣污染問題。由于核電技術(shù)不停完善，諸多部件都采用了原則化生產(chǎn)，因此其成本和造價(jià)隨之減少，在核電站發(fā)展的早期階段，人們就比較重視核電站的安全問題，從而也促使工程技術(shù)人員在核電站的設(shè)計(jì)和建造過程中始終對(duì)安全問題十分重視。REF_Ref\r\h[4]核反映堆，又稱為原子能反映堆或反映堆，是能維持可控自持鏈?zhǔn)胶肆炎兎从常詫?shí)現(xiàn)核能運(yùn)用的裝置。核反映堆通過合理布置核燃料，使得在無需補(bǔ)加中子源的條件下能在其中發(fā)生自持鏈?zhǔn)胶肆炎冞^程。嚴(yán)格來說，反映堆這一術(shù)語應(yīng)覆蓋裂變堆、聚變堆、裂變聚變混合堆，但普通狀況下僅指裂變堆。反映堆的類型諸多，但它重要由活性區(qū)，反射層，外壓力殼和屏蔽層構(gòu)成?；钚詤^(qū)又由核燃料，慢化劑，冷卻劑和控制棒等構(gòu)成。現(xiàn)在用于原子能發(fā)電站的反映堆中，壓水堆是最具競(jìng)爭(zhēng)力的堆型（約占61%），沸水堆占一定比例（約占24%），重水堆用的較少（約占5%）。REF_Ref\r\h[5]在帶隊(duì)教師的解說下，我們參觀考察了一種重水堆的模型，中國綿陽研究堆(CMRR)——在線輻照產(chǎn)氚/提氚實(shí)驗(yàn)研究平臺(tái)。1.核反映堆。其一，我們理解了核反映堆的工作原理。中子人射至核反映堆內(nèi)，與一種鈾核發(fā)生核反映，通過復(fù)雜的內(nèi)部過程，最后鈾核裂變?yōu)閮蓚€(gè)碎片，同時(shí)放出幾個(gè)中子。核反映發(fā)生前粒子的總質(zhì)量要不不大于核反映發(fā)生后粒子的總質(zhì)量，根據(jù)愛因斯坦出名的質(zhì)能公式E=mc2，所虧損的質(zhì)量全部轉(zhuǎn)化為能量，絕大部分以熱量的形式釋放，少部分以輻射的形式逃逸，不要小看這一點(diǎn)點(diǎn)的質(zhì)量虧損，與光速的平方相乘后將是一種巨大的能量數(shù)值。如果每次裂變反映產(chǎn)生中子的數(shù)目不不大于引發(fā)核裂變所消耗中子的數(shù)目，那么在少數(shù)的原子核中引發(fā)了核裂變反映后來，就有可能不依靠外界的作用而使裂變反映不停地進(jìn)行下去。這樣的裂變反映稱作自續(xù)的鏈?zhǔn)搅炎兎从?，?shí)現(xiàn)自續(xù)鏈?zhǔn)搅炎兎从车臈l件是：當(dāng)一種裂變核俘獲一種中子產(chǎn)生裂變后來，新產(chǎn)生的中子中，平均最少應(yīng)當(dāng)再有一種中子去引發(fā)另外一種核的裂變。REF_Ref\r\h[6]鏈?zhǔn)椒从钞a(chǎn)生大量熱能。用循環(huán)水(或其它物質(zhì))帶走熱量才干避免反映堆因過熱燒毀。導(dǎo)出的熱量能夠使水變成水蒸氣，推動(dòng)汽輪機(jī)發(fā)電。REF_Ref\r\h[5]2.重水堆。其二，我們理解了重水堆的工作原理。重水堆按其構(gòu)造形式可分為壓力容器式和壓力管式兩種。壓力容器式重水堆的構(gòu)造類似壓水堆，只但是慢化劑和冷卻劑都是重水。壓力容器式重水堆的堆內(nèi)構(gòu)造材料比壓力管式的少，中子經(jīng)濟(jì)性好，可達(dá)成很高的轉(zhuǎn)換比。但壓力容器式天然鈾重水堆的最大功率受到厚壁容器制造能力的限制。壓力管式重水堆只有壓力管承受高壓，而容器不承受高壓，因此其功率不受容器制造能力的限制。壓力管式的重水堆用重水作慢化劑，冷卻劑能夠是重水、輕水或有機(jī)化合物。REF_Ref\r\h[4]3.核燃料和控制棒。其三，我們參觀了重水堆中活性區(qū)的核燃料和控制棒。重水堆使用的核燃料是天然鈾，把它做成UO2芯塊后放在鋯合金包殼內(nèi)構(gòu)成外徑為13.08mm、長度為49.5cm的元件棒，再由37根元件棒構(gòu)成直徑為10.2cm、長度約50cm的燃料元件束。堆芯由380根帶燃料元件束的壓力管排列而成，每根壓力管內(nèi)首尾相接地裝有10~12個(gè)燃料元件束。為了避免熱量從高溫高壓的重水冷卻劑中傳出來，在每根壓力管外設(shè)立一同心套管，在此兩管的環(huán)狀空間中充有CO2作為絕緣層，從而使大型臥式圓柱排管容器中的重水慢化劑溫度低于60℃。[4]核燃料（nuclearfuel），可在核反映堆中通過核裂變或核聚變產(chǎn)生實(shí)用核能的材料。重核的裂變和輕核的聚變是獲得實(shí)用鈾棒核能的兩種重要方式。鈾235、鈾238和钚239是能發(fā)生核裂變的核燃料，又稱裂變核燃料。其中鈾235存在于自然界，而鈾233、钚239則是釷232和鈾238吸取中子后分別形成的人工核素。從廣義上說，釷232和鈾238也是核燃料。氘和氚是能發(fā)生核聚變的核燃料，又稱聚變核燃料。氘存在于自然界，氚是鋰6吸取中子后形成的人工核素。核燃料在核反映堆中“燃燒”時(shí)產(chǎn)生的能量遠(yuǎn)不不大于化石燃料，1公斤鈾235完全裂變時(shí)產(chǎn)生的能量約相稱于2500噸煤。REF_Ref\r\h[7]控制棒設(shè)立在反映堆上部，穿過大型臥式圓柱排管容器插入壓力管束間隙的慢化劑中，反映性的調(diào)節(jié)既可用控制棒也可用變化慢化劑液位的辦法來進(jìn)行。需緊急停堆時(shí)，可將控制棒快速插入堆芯，并打開排管容器底部的大口徑排水閥，把重水慢化劑快速排人重水傾瀉槽或向慢化劑內(nèi)噴注硼酸釓溶液以減少反映性。由于用天然鈾作燃料所能達(dá)成的燃耗較小，因此需要頻繁地?fù)Q料。[4]控制棒是由硼和鎘等易于吸取中子的材料制成的。核反映壓力容器外有一套機(jī)械裝置能夠操縱控制棒。控制棒完全插入反映中心時(shí)，能夠吸取大量中子，以制止裂變鏈?zhǔn)椒从车倪M(jìn)行。如果把控制棒拔出一點(diǎn)，反映堆就開始運(yùn)轉(zhuǎn)，鏈?zhǔn)椒从车乃俣冗_(dá)成一定的穩(wěn)定值；如果想增加反映堆釋放的能量，只需將控制棒再抽出一點(diǎn)，這樣被吸取的中子減少，有更多的中子參加裂變反映。要停止鏈?zhǔn)椒从车倪M(jìn)行，將控制棒完全插入核反映中心吸取掉大部分中子即可。根據(jù)核反映堆的工作原理，如果變化堆內(nèi)的中子數(shù)和中子密度，就能夠變化核反映的激烈程度，從而變化核反映堆的功率。核潛艇是用控制棒和化學(xué)控制兩條途徑來控制核反映堆反映速度的，從而使核潛艇做到快慢自如。按照這一原理問題就簡(jiǎn)樸了，若想使核反映堆停堆，只需將控制棒完全插入堆芯中即可。這樣，由于控制棒吸取了大量中子，堆芯就會(huì)由于中子數(shù)量局限性而使裂變反映難覺得繼，核反映自然就會(huì)削弱或停止運(yùn)行了。同時(shí)，為了避免核反映堆發(fā)生爆炸，核潛艇的控制棒在緊急狀況下能夠快速插入堆芯底部，使核反映堆停堆，此情景在許多電影“大片”中都有演示。例如，當(dāng)冷卻系統(tǒng)出現(xiàn)問題后，堆芯的溫度就會(huì)由于不能快速冷卻而升高，這樣，就很可能使核反映堆熔化，甚至爆炸。為此，核潛艇反映堆艙內(nèi)設(shè)有溫控系統(tǒng)，當(dāng)反映堆冷卻劑的溫度超出允許值時(shí)，溫控系統(tǒng)將信號(hào)傳給控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，控制棒便會(huì)在幾秒鐘內(nèi)快速插入堆芯底部，使核反映堆停堆。停堆后的核反映堆逐步冷卻，自然就不會(huì)發(fā)生爆炸了。REF_Ref\r\h[8]4.慢化劑和冷卻劑。其四，我們參觀了重水堆中活性區(qū)的慢化劑和冷卻劑。重水的化學(xué)性質(zhì)靠近于輕水，但物理性質(zhì)有所不同，在中子吸取截面上相差較大。重水是由一種氧原子和兩個(gè)氘原子構(gòu)成的化合物(D20)，D（氘）是H（氫）的同位素。重水是較好的慢化劑，與輕水(H20)相比，它的熱中子吸取截面約為輕水的1/700。重水含有與輕水相近的優(yōu)良熱物理性能，是較好的冷卻劑。但是作為核反映堆的慢化劑和冷卻劑，重水的純度必須等于和不不大于99.75%。中子在重水慢化劑中的伴生吸取損失很小，因此重水堆能有效地運(yùn)用天然鈾，能夠從每噸天然鈾中獲取較多的能量。從重水堆中卸出的燃料燒得較透，乏燃料能夠儲(chǔ)存起來，等到快中子增殖堆需要時(shí)再提取其中的钚，使燃料循環(huán)大大簡(jiǎn)化。重水堆中需要的天然鈾量最小，生成的钚一部分在堆內(nèi)參加裂變而燒掉，其它的包含在乏燃料中。重水堆單位能量的凈钚產(chǎn)量高于除了天然鈾石墨堆外的其它熱中子反映堆，約為壓水堆的兩倍。重水堆的壓力管把重水冷卻劑和重水慢化劑分開。壓力管內(nèi)流過高溫高壓(溫度約300℃，壓力約10MPa)重水作為冷卻劑，壓力管外是處在低壓狀態(tài)下的慢化劑，盛裝慢化劑的大型臥式圓柱形容器稱為排管容器。排管容器設(shè)計(jì)成臥式的目的是便于設(shè)備布置及換料維修。排管容器中的慢化劑由一種慢化劑冷卻系統(tǒng)進(jìn)行冷卻，帶走中子慢化過程中產(chǎn)生的熱量。反映堆的一回路系統(tǒng)分為左右兩個(gè)相似的環(huán)路，對(duì)稱布置每一種環(huán)路有兩臺(tái)蒸汽發(fā)生器和兩臺(tái)主泵并通過管道連接而成，每個(gè)環(huán)路帶出反映堆二分之一熱量。冷卻劑的流程是：在左側(cè)主泵唧送下重水冷卻劑通過集流管分派到壓力管左側(cè)，從左邊流入壓力管，吸取燃料元件的裂變釋熱后從壓力管右邊流出，然后通過堆出口集流管進(jìn)入右側(cè)蒸汽發(fā)生器。在右側(cè)蒸汽發(fā)生器中將熱量傳遞給二回路的輕水，重水冷卻劑在右側(cè)蒸汽發(fā)生器流出后，在右側(cè)主泵的唧送下從右邊進(jìn)入另一組壓力管，在其中吸取燃料元件裂變的釋熱后從這些壓力管的左邊流出，經(jīng)堆出口集流管進(jìn)入左側(cè)蒸汽發(fā)生器。重水的價(jià)格很貴，因此對(duì)重水必須較好地管理，避免和盡量減少泄漏。氘在堆內(nèi)吸取了一種中子后生成放射性的氚。氚含有很強(qiáng)的放射性，氚化水和氚化蒸汽很容易隨著重水或污染的大氣進(jìn)入人體，散布在人體內(nèi)各處的水分中，使血液受到長久的輻照。重水經(jīng)輻照產(chǎn)生氚的濃度隨燃耗而增加，從反映堆系統(tǒng)中任何一種地方泄漏重水的液體或蒸汽都將會(huì)引發(fā)氚的泄出，這會(huì)對(duì)人體和周邊環(huán)境造成放射性損壞。因此對(duì)于有泄漏的房間要用閉合通風(fēng)系統(tǒng)使空氣通過干燥器，以回收漏出的重水蒸氣，回收的重水通過再富集后送回系統(tǒng)復(fù)用。REF_Ref\r\h[4]反映堆堆芯因核燃料裂變產(chǎn)生巨大的熱能，由主泵泵入堆芯的水被加熱成327度、155個(gè)大氣壓的高溫高壓水，高溫高壓水流經(jīng)蒸汽發(fā)生器內(nèi)的傳熱U型管，通過管壁將熱能傳遞給U型管外的二回路冷卻水，釋放熱量后又被主泵送回堆芯重新加熱再進(jìn)入蒸汽發(fā)生器。水這樣不停地在密閉的回路內(nèi)循環(huán)，被稱為一回路。REF_Ref\r\h[9]二回路系統(tǒng)的重要功用是將蒸汽發(fā)生器產(chǎn)生的飽和蒸汽供汽輪發(fā)電機(jī)組做工，同時(shí)也提供蒸汽，為電站其它輔助設(shè)備使用。做完功的蒸汽在冷凝器中凝結(jié)成水，由凝結(jié)水系統(tǒng)將水打入蒸汽發(fā)生器。壓水堆核電廠常規(guī)島部分的二回路系統(tǒng)由一系列設(shè)備及系統(tǒng)構(gòu)成，它與常規(guī)火力發(fā)電廠的對(duì)應(yīng)部分相似，重要是將核蒸汽供應(yīng)系統(tǒng)產(chǎn)生的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔芤约霸谕C(jī)或事故狀況下，確保核蒸汽供應(yīng)系統(tǒng)的冷卻。REF_Ref\r\h[10]5.外壓力殼。其五，我們參觀了重水堆中的外壓力殼。安置核反映堆并承受其巨大運(yùn)行壓力的密閉容器，也稱反映堆壓力殼。核電站所用的反映堆重要有輕水堆（壓水堆及沸水堆）、重水堆、氣冷堆及快堆等。由于壓力容器包容了反映堆的活性區(qū)和其它必要設(shè)備，其構(gòu)造形式隨不同堆型而異。反映堆壓力容器位于反映堆廠房中心，設(shè)計(jì)時(shí)重要考慮一回路冷卻劑的高壓和高溫，主管道斷裂事故和地震等作用。由于壓力容器所容納的反映堆本體放射性極強(qiáng)，故在材質(zhì)規(guī)定、制作、檢查及在役檢查等方面都比常規(guī)壓力容器要嚴(yán)格得多。REF_Ref\r\h[11]6.屏蔽層。最后，我們參觀了重水堆中的屏蔽層。反映堆運(yùn)行時(shí)，有大量的中子和γ射線向四周輻射；停止運(yùn)行時(shí)，裂變產(chǎn)物也向周邊放出γ射線。為了避免周邊的工作人員和公眾受到這些放射性輻射的危害，并避免臨近的構(gòu)造材料受到放射性輻射損傷，在堆外構(gòu)造設(shè)計(jì)中，必須在反映堆的四周設(shè)立屏蔽層。屏蔽層是核反映堆的基本構(gòu)造構(gòu)成部分（其它重要部分涉及堆芯、反射層、控制棒和冷卻劑）。設(shè)立屏蔽層要力求造價(jià)便宜并節(jié)省空間。對(duì)γ射線屏蔽，普通選擇鋼、鉛、普通混凝土和重混凝土。鋼的強(qiáng)度最佳，但價(jià)格較高；鉛的優(yōu)點(diǎn)是密度高，因此鉛屏蔽厚度較?。换炷帘冉饘俦阋?，但密度較小，因而屏蔽層厚度比其它的都大。來自反映堆的γ射線強(qiáng)度很高，被屏蔽體吸取后會(huì)發(fā)熱，因此緊靠反映堆的屏蔽層中常設(shè)有冷卻水管。某些反映堆堆芯和壓力殼之間設(shè)有熱屏蔽，以減少中子引發(fā)壓力殼的輻照損傷和射線引發(fā)壓力殼發(fā)熱。中子屏蔽需用有較大中子俘獲截面元素的材料，普通含硼，有時(shí)是濃縮的硼-10。有些屏蔽材料俘獲中子后放射出射線，因此在中子屏蔽外要有一層γ射線屏蔽。普通設(shè)計(jì)最外層屏蔽時(shí)應(yīng)將輻射減到人類允許劑量水平下列，常稱為生物屏蔽。核電站反映堆最外層屏蔽普通選用普通混凝土或重混凝土。REF_