核燃料及核燃料循环(1)_典型的裂变反应堆
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燃 料 : 2.5-3.5 公 斤 (5.5-7.7 磅 ) 铀 -235 （在铝合金内）
减速剂: 水 反射层: 水（在某些情况下加铍、氧化 铍或石墨）
屏蔽: 水+混凝土箱 总尺寸: 20×40×22呎高 控制: 2补偿-安全两用，1控制 冷却剂: 水（功率在100瓦以下时为自 由对流）
功率: 100瓦（或更多） 热 中 子 通 量 ： 5×1011 中 子 / （ 厘 米 2 ） （秒）
反射层: 1 呎 石墨
屏蔽: 无
总尺寸: 24 ½ × 24 ½ ×19 呎高
控制: 1 安全，1补偿，1调节 (镉片或硼钢)
冷却剂: 周围空气
功率: 0.5瓦 （以保护操作人员） (曾在200瓦下运行短时期)
已建成的CP-1略图（Argonne 国立实验所）
CP-1拆除后利用其材料并加一些金属铀建造了CP-2。CP-2反应堆内有许多试验设施， 可以放入各种材料以便受到中子辐照，也可以将中子流引出堆外进行实验。
水锅炉结构的简单性使其成 为中子实验工作中宝贵的工 具，同时也用来进行反应堆 运转方面的某种训练。
NRX
燃料: ~10.5吨天然铀金 属
减速剂: 17 吨重水
反射层: 石墨
屏蔽: 钢热屏蔽+8呎混 凝土
总尺寸: 圆柱形，34呎直 径×34 呎高
控制: 垂直的棒以及改变 减速剂的水面
冷却剂: 普通水
功率: 30000瓦
热 中 子 通 量 ： 2×1013 中 子/（厘米2）（秒）
1. 1954年开始运转，用以代替 堆址不得不归还而拆除的CP2和CP-3’； 2. 对于一定量的铀-235而言， 用重水（比普通水）容许设计 一个尺寸较大的芯部，方便实 验工作；
• 06年中国二氧化 碳 排 量 62 亿 吨 ， 首度超过美国居 世界第一。
发展趋势 “煤为基础、多元发展”
我国《核电发展专题规划(2005年-2020年)》提出：
• 到2020年，我国核电运行装机容量争取达到4000万千瓦；核电年 发电量达到2600亿-2800亿千瓦时。
• 届时，核电发电量将占全国发电量的6%，在役运行核电总规模相 当于20个大亚湾核电站。
MTR
爱达荷州阿尔玛地方的MTR剖面图
MTR
燃料: 4公斤（9磅）铀-235 （制成铝合金）
减速剂: 普通水
反射层: 铍(~1½呎) +石墨 (~3½ 呎)
屏蔽: 2层4寸钢板（热屏 蔽）+9呎重晶石混凝土
总尺寸: 32½×34×32呎高
控制: 多到8根补偿-安全两 用棒，2调节棒
冷却剂: 循环水（~20000加 仑/分）
其内除有热中子柱、射线束的孔道 口和反射层与屏蔽内的通道实验设 施外，还有一个伸进堆芯的实验套 管，可以使物质曝晒在反应堆中心 部分的最大中子通量下。
CP-3（和CP-3’）反应堆的剖面图（Argonne国立试验所）
CP-3
燃料: 3 吨天然铀 减速剂: 6½吨重水（装在圆柱形罐内） 反射层: 2 呎石墨，顶部用重水 屏蔽: 4寸Pb-Cd+7 呎混凝土 总尺寸: 八角形，26 呎宽×14 呎高 控制: 2安全，3补偿，2调节 冷却剂: 用重水减速剂的循环（200加 仑/分） 功率: 300瓦 热 中 子 通 量 ： 5×1011 中 子 / （ 厘 米 2 ） （秒）
橡树岭国立试验所游泳池式反应堆的堆芯
EBR
用来试验高压下 沸水系统的运转 可靠性；
根据其成功结果， 阿纳贡国立实验 室又计划建立一 座实验沸水反应 堆，所产生的蒸 汽将直接按普通 方式输入一个发 电机。
由沸水反应堆生产动力的示意图（阿贡纳国立试验所）
宾夕伐尼亚州的 PWR
• 美国第一个中心电站式核动力反应堆；
能源需求及规划
能源需求总量
2050年我国人均国民生产总值为4000美元时，考虑了科技进步 和产业结构变化带来的节能效果，预测的能源需求量为40亿吨
标煤左右。（标煤：每公斤含热29306千焦定为标准煤）
一次能源构想方案 消截 费止 组二 成十 及一 一世 次纪 能中 源叶 总， 消我 费国 量能 。源
核燃料及燃料循环
黄群英/宋 勇
中国科学技术大学 核科学技术学院 中国科学院 等离子体物理研究所 FDS
Tel：5592123 E-mail: ysong@ipp.ac.cn http://www.fds.org.cn
——————————————
中科大硕士课程 • 2010
课程首先对核能发展的重要性、各种类型裂变反应堆、 核燃料做了系统概述（一、二），对核燃料铀的获得（三）、 核燃料铀的浓缩（四）、堆用燃料元件及元件的制作（五、 六）、钚和钍的性质及获取（七、八）都做了必要的阐述。 考虑到乏燃料处理在核能利用中的重要影响，对于分离技术 发展和嬗变燃料概念设计的现状和展望进行了详细的介绍 （九）。对核能燃料循环体系进行了综述性的总结和分析， 指出了核能燃料循环在核能领域的重要性，并对国际上核能 燃料循环研究进行介绍（十）。对核能应用前景中最关心问 题之一放射性废物的管理和处理进行介绍（十一）。最后介 绍聚变堆的燃料循环以及21世纪可能的燃料循环。
在建造中的CP-1,图为含燃料快的第18层和仅含石 墨的第19层（阿贡纳Argonne 国立实验所）
ห้องสมุดไป่ตู้
支加哥堆-1 (CP-1)
第一个自持核链式反应是1942 年 12 月 2 日 在 CP-1 堆 内 实 现 的 。
燃料: 约40吨天然铀 (内6吨金 属，其余为氧化物，主要是 UO2 和一些U3O8)（20000铀棒） 减速剂: 385吨石墨（包括92吨 反射剂）
低方案 中方案 高方案
核电站总 电力比例
10％ 20％ 30％
核电发展 规模
1.2亿千瓦 2.4亿千瓦 3.6亿千瓦
占一次 能源比例
6％ 12％ 18％
备注
接近目前法国核电两倍 相当目前美、法、俄三国核电之和 超过目前全世界核电总和
11
2 裂变反应堆发展历史
石墨减速反应堆 重水减速反应堆 普通水减速反应堆 均匀水减速反应堆 快中子反应堆
3. 可以用5oC的极冷水冷却减 速剂以控制反应率，不需要附 加燃料来获得过量反应率以补 偿氙毒性和其他瞬时效应；
4. 具有许多试验设施，包括两 个热中子柱，紧靠着反应堆罐 底的石墨反射层内，留有空间 供生产同位素或其他目的之用。
CP-5
CP-5 反应堆的剖面图
CP-5
CP-5
燃料: 1.2公斤 (26磅)铀-235 （在铝合金中）
减速剂: 6.5吨重水
反射层: 2 呎石墨
燃
屏蔽: 2 呎重水+ 2 石墨
料 总
总尺寸: 八角柱，20 呎宽×13 ½呎高
装
控制: 4补偿-安全两用，1调节
图
（垂直）
冷却剂: 循环重水减速剂 （~1000加仑/分）
功率: 3800瓦
热 中 子 通 量 ： 2×1013 中 子 / （厘米2）（秒）
普通水减速反应堆
冷却剂: 周围空气
功率: 通常为2瓦 (曾在100瓦 下运行超过1小时)传热限制
热 中 子 通 量 ： 3×108 中 子 / （厘米2）（秒）
第一个用重水作为减速剂的反应堆，于1944年5月在阿贡纳国立试验所建成（CP-3）。因怀疑某些燃料棒的 铝复盖层发生了腐蚀，于1950年被拆，其后用浓缩铀代替天然铀作为燃料，新的反应堆叫做CP-3’
我国能源现状 “以煤为主（70%），核能比例极低”
90 77％ 80 70 60
50 40 30 20
10
法国
38％ 韩国
36％ 日本
29％ 美国
28％ 英国
2％ 中国
• 能源消费总量位 居世界第二，约 占世界能源消费 总量的11%。
• 世界平均核电占 总 电 力 的 17% ， 中国仅占2%。
– “绿色能源”将成为战略选择
• 许多学者预测世界能源最终结构为：以可再生能源和核能等 新能源为主的可持续发展绿色能源系统。
– 核能发电量占全世界的17％
• 核电站相对集中于发达国家。其中美国最多，达104座（19% ），而且仍以每年新建3座的速度发展着；
• 另外法国59座(78%)，瑞典10（48%），日本55座（30%）； 德国17（32%）。
¾Contents 4
核燃料及核燃料循环
1.典型的裂变反应堆
1
核能的重要性
2
裂变反应堆发展历史
3
裂变反应堆的种类
4
中国核电计划
1 核能的重要性
核能与其它能源的比较 能源需求及规划 2050年中国核能发展方案
各
种
能
源
的
输
入
运
输
吨
卡车
及
产
物
比
较
世界能源发展形势
– 全球化石能源的枯竭不可避免
• 世界能源统计数据表明：全球石油探明储量只能供应40多年 ，天然气和煤炭则分别可供应65年和155年。
1. X-10反应堆1943年 11月完工； 2. 某种程度上用来作 为一个试验性堆，同 时也用来生产为试验 处理废燃料所用的化 学分离过程而需要的 以克计量的钚。 3. 不过，这个反应堆 从一开始就同时用作 研究工具和训练反应 堆操纵人员的场所， 其另一个功能是让各 种元素在中子流内曝 照以生产同位素。
1. 材料试验反应堆， 1952年5月开始运转； 2. 在接近堆芯的反射 层内，最大中子通量 4.5 ×1014中子/（厘米 2）（秒），比任何一 个已有资料可据的实 验用反应堆高得多， 主要用来研究放射性 对各种反应堆材料的 影响；
3. 其中有100个以上的 实验设施，运转时发 生的唯一问题是停闭 后氙毒性的增加。
典型的裂变 反应堆示例 核燃料铀的 获得 浓缩铀生产 技术
典型反应堆 核燃料组件 核燃料元件 的制作工艺 钚的生产与 特性
钍 乏燃料处理 可能的燃料 循环 放射性废物 处理与处置
聚变堆燃 料循环 展望-进入 21 世 纪 的 核燃料循 环
¾Contents 1
¾Contents 2
¾Contents 3
功率: 30000瓦
热中子通量：2×1014中子/ （厘米2）（秒）
MTR全貌
1. 某 种 程 度 上 是 MTR 的 极 度 简 化 版，造价便宜且运 转容易，适用于大 学或企业研究实验 室内；
游泳池式反 应堆
游泳池式反应堆的剖面图（宾夕伐尼亚州立大学）
Swimming Pool Reactor
冷却剂: 空气，约120000呎3/ 分（7250磅/分）
功率: 3800瓦
热 中 子 通 量 ： 5×1011 中 子 / （厘米2）（秒）
NRX
1. 天然铀-重水 系统； 2. 从1947年完工 至 MTR 开 始 运 行 以 前 ， NRX 一直是所有已知 反应堆中中子通 量最高的一个。
NRX
• 提供有关核动力经济方面的有价值资料、试验受压水的工 艺问题、试验有高燃耗的燃料元件；
• 验证能否造出符合反应堆运行所需规格的大型压力罐、发 展一种穿过耐压壳装卸燃料元件的方法。
宾夕伐尼亚州受压水反应堆和锅炉的基础布置图
均匀水减 速反应堆
Los Alamos的水锅炉反 应堆
第一个用水作减速剂的反应 堆，同时也是第一个将燃料 溶在溶液内的反应堆。这种 反应堆的原始型式，目的在 于提供只需用最小量浓集燃 料的链式反应系统的运转和 控制经验。
中国核能发展趋势
加速发展核能：力争在2020年使核电在发电达到4000万千瓦 ——《核电中长期发展规划》
中国目前有秦山，大亚湾，田湾，岭澳等核电站，达8.5百万千瓦， 如果要在2020年达到40百万千瓦这个目标，从2006年开始，平均每 年需建３台百万千瓦的核电机组。
* 2050年中国核能发展的三种可能方案
加拿大安大略却尔克河的NRX反应堆剖面图
右图为一根铝复盖燃料棒 的断面，棒被两根铝管包 围，在内环道里冷却水向 下流，而在外环道里有一 股空气向上流，空气隙的 目的是当有泄露发生时可 以避免重水与普通水混合， 减速剂同时也循环通过堆 外热交换器以进行冷却。
NRX反应堆燃料棒和冷却剂通道
NRX
NRX 反应堆全貌
橡树岭石墨 X-10反应堆
X-10天然铀-石墨反应堆剖视图（橡树岭国立试验所）
X-10燃料元件：石墨-铀栅阵
X-10
燃料: 54 吨天然铀
减速剂: 620 吨石墨（包括反 射剂）
反射层: 2 呎石墨
屏蔽: 2 呎普通混凝土+ 5 呎 特殊混凝土
总尺寸: 38×47×32 呎高
控制: 3安全，2补偿，2调节
CP-2
支加哥堆-2（CP-2）的剖视图（ Argonne 国立实验所）
燃料: 45吨天然铀 (10吨金属， 其余为氧化物，主要是UO2) 减速剂: 472吨石墨
反射层: 1 呎 石墨
屏蔽: 四周为5 呎混凝土， 顶上4 呎木头加6寸铅
总尺寸: 30×32×25½ 呎高
控制: 3安全，1补偿，2调节 (钢上包镉片)
减速剂: 水 反射层: 水（在某些情况下加铍、氧化 铍或石墨）
屏蔽: 水+混凝土箱 总尺寸: 20×40×22呎高 控制: 2补偿-安全两用，1控制 冷却剂: 水（功率在100瓦以下时为自 由对流）
功率: 100瓦（或更多） 热 中 子 通 量 ： 5×1011 中 子 / （ 厘 米 2 ） （秒）
反射层: 1 呎 石墨
屏蔽: 无
总尺寸: 24 ½ × 24 ½ ×19 呎高
控制: 1 安全，1补偿，1调节 (镉片或硼钢)
冷却剂: 周围空气
功率: 0.5瓦 （以保护操作人员） (曾在200瓦下运行短时期)
已建成的CP-1略图（Argonne 国立实验所）
CP-1拆除后利用其材料并加一些金属铀建造了CP-2。CP-2反应堆内有许多试验设施， 可以放入各种材料以便受到中子辐照，也可以将中子流引出堆外进行实验。
水锅炉结构的简单性使其成 为中子实验工作中宝贵的工 具，同时也用来进行反应堆 运转方面的某种训练。
NRX
燃料: ~10.5吨天然铀金 属
减速剂: 17 吨重水
反射层: 石墨
屏蔽: 钢热屏蔽+8呎混 凝土
总尺寸: 圆柱形，34呎直 径×34 呎高
控制: 垂直的棒以及改变 减速剂的水面
冷却剂: 普通水
功率: 30000瓦
热 中 子 通 量 ： 2×1013 中 子/（厘米2）（秒）
1. 1954年开始运转，用以代替 堆址不得不归还而拆除的CP2和CP-3’； 2. 对于一定量的铀-235而言， 用重水（比普通水）容许设计 一个尺寸较大的芯部，方便实 验工作；
• 06年中国二氧化 碳 排 量 62 亿 吨 ， 首度超过美国居 世界第一。
发展趋势 “煤为基础、多元发展”
我国《核电发展专题规划(2005年-2020年)》提出：
• 到2020年，我国核电运行装机容量争取达到4000万千瓦；核电年 发电量达到2600亿-2800亿千瓦时。
• 届时，核电发电量将占全国发电量的6%，在役运行核电总规模相 当于20个大亚湾核电站。
MTR
爱达荷州阿尔玛地方的MTR剖面图
MTR
燃料: 4公斤（9磅）铀-235 （制成铝合金）
减速剂: 普通水
反射层: 铍(~1½呎) +石墨 (~3½ 呎)
屏蔽: 2层4寸钢板（热屏 蔽）+9呎重晶石混凝土
总尺寸: 32½×34×32呎高
控制: 多到8根补偿-安全两 用棒，2调节棒
冷却剂: 循环水（~20000加 仑/分）
其内除有热中子柱、射线束的孔道 口和反射层与屏蔽内的通道实验设 施外，还有一个伸进堆芯的实验套 管，可以使物质曝晒在反应堆中心 部分的最大中子通量下。
CP-3（和CP-3’）反应堆的剖面图（Argonne国立试验所）
CP-3
燃料: 3 吨天然铀 减速剂: 6½吨重水（装在圆柱形罐内） 反射层: 2 呎石墨，顶部用重水 屏蔽: 4寸Pb-Cd+7 呎混凝土 总尺寸: 八角形，26 呎宽×14 呎高 控制: 2安全，3补偿，2调节 冷却剂: 用重水减速剂的循环（200加 仑/分） 功率: 300瓦 热 中 子 通 量 ： 5×1011 中 子 / （ 厘 米 2 ） （秒）
橡树岭国立试验所游泳池式反应堆的堆芯
EBR
用来试验高压下 沸水系统的运转 可靠性；
根据其成功结果， 阿纳贡国立实验 室又计划建立一 座实验沸水反应 堆，所产生的蒸 汽将直接按普通 方式输入一个发 电机。
由沸水反应堆生产动力的示意图（阿贡纳国立试验所）
宾夕伐尼亚州的 PWR
• 美国第一个中心电站式核动力反应堆；
能源需求及规划
能源需求总量
2050年我国人均国民生产总值为4000美元时，考虑了科技进步 和产业结构变化带来的节能效果，预测的能源需求量为40亿吨
标煤左右。（标煤：每公斤含热29306千焦定为标准煤）
一次能源构想方案 消截 费止 组二 成十 及一 一世 次纪 能中 源叶 总， 消我 费国 量能 。源
核燃料及燃料循环
黄群英/宋 勇
中国科学技术大学 核科学技术学院 中国科学院 等离子体物理研究所 FDS
Tel：5592123 E-mail: ysong@ipp.ac.cn http://www.fds.org.cn
——————————————
中科大硕士课程 • 2010
课程首先对核能发展的重要性、各种类型裂变反应堆、 核燃料做了系统概述（一、二），对核燃料铀的获得（三）、 核燃料铀的浓缩（四）、堆用燃料元件及元件的制作（五、 六）、钚和钍的性质及获取（七、八）都做了必要的阐述。 考虑到乏燃料处理在核能利用中的重要影响，对于分离技术 发展和嬗变燃料概念设计的现状和展望进行了详细的介绍 （九）。对核能燃料循环体系进行了综述性的总结和分析， 指出了核能燃料循环在核能领域的重要性，并对国际上核能 燃料循环研究进行介绍（十）。对核能应用前景中最关心问 题之一放射性废物的管理和处理进行介绍（十一）。最后介 绍聚变堆的燃料循环以及21世纪可能的燃料循环。
在建造中的CP-1,图为含燃料快的第18层和仅含石 墨的第19层（阿贡纳Argonne 国立实验所）
ห้องสมุดไป่ตู้
支加哥堆-1 (CP-1)
第一个自持核链式反应是1942 年 12 月 2 日 在 CP-1 堆 内 实 现 的 。
燃料: 约40吨天然铀 (内6吨金 属，其余为氧化物，主要是 UO2 和一些U3O8)（20000铀棒） 减速剂: 385吨石墨（包括92吨 反射剂）
低方案 中方案 高方案
核电站总 电力比例
10％ 20％ 30％
核电发展 规模
1.2亿千瓦 2.4亿千瓦 3.6亿千瓦
占一次 能源比例
6％ 12％ 18％
备注
接近目前法国核电两倍 相当目前美、法、俄三国核电之和 超过目前全世界核电总和
11
2 裂变反应堆发展历史
石墨减速反应堆 重水减速反应堆 普通水减速反应堆 均匀水减速反应堆 快中子反应堆
3. 可以用5oC的极冷水冷却减 速剂以控制反应率，不需要附 加燃料来获得过量反应率以补 偿氙毒性和其他瞬时效应；
4. 具有许多试验设施，包括两 个热中子柱，紧靠着反应堆罐 底的石墨反射层内，留有空间 供生产同位素或其他目的之用。
CP-5
CP-5 反应堆的剖面图
CP-5
CP-5
燃料: 1.2公斤 (26磅)铀-235 （在铝合金中）
减速剂: 6.5吨重水
反射层: 2 呎石墨
燃
屏蔽: 2 呎重水+ 2 石墨
料 总
总尺寸: 八角柱，20 呎宽×13 ½呎高
装
控制: 4补偿-安全两用，1调节
图
（垂直）
冷却剂: 循环重水减速剂 （~1000加仑/分）
功率: 3800瓦
热 中 子 通 量 ： 2×1013 中 子 / （厘米2）（秒）
普通水减速反应堆
冷却剂: 周围空气
功率: 通常为2瓦 (曾在100瓦 下运行超过1小时)传热限制
热 中 子 通 量 ： 3×108 中 子 / （厘米2）（秒）
第一个用重水作为减速剂的反应堆，于1944年5月在阿贡纳国立试验所建成（CP-3）。因怀疑某些燃料棒的 铝复盖层发生了腐蚀，于1950年被拆，其后用浓缩铀代替天然铀作为燃料，新的反应堆叫做CP-3’
我国能源现状 “以煤为主（70%），核能比例极低”
90 77％ 80 70 60
50 40 30 20
10
法国
38％ 韩国
36％ 日本
29％ 美国
28％ 英国
2％ 中国
• 能源消费总量位 居世界第二，约 占世界能源消费 总量的11%。
• 世界平均核电占 总 电 力 的 17% ， 中国仅占2%。
– “绿色能源”将成为战略选择
• 许多学者预测世界能源最终结构为：以可再生能源和核能等 新能源为主的可持续发展绿色能源系统。
– 核能发电量占全世界的17％
• 核电站相对集中于发达国家。其中美国最多，达104座（19% ），而且仍以每年新建3座的速度发展着；
• 另外法国59座(78%)，瑞典10（48%），日本55座（30%）； 德国17（32%）。
¾Contents 4
核燃料及核燃料循环
1.典型的裂变反应堆
1
核能的重要性
2
裂变反应堆发展历史
3
裂变反应堆的种类
4
中国核电计划
1 核能的重要性
核能与其它能源的比较 能源需求及规划 2050年中国核能发展方案
各
种
能
源
的
输
入
运
输
吨
卡车
及
产
物
比
较
世界能源发展形势
– 全球化石能源的枯竭不可避免
• 世界能源统计数据表明：全球石油探明储量只能供应40多年 ，天然气和煤炭则分别可供应65年和155年。
1. X-10反应堆1943年 11月完工； 2. 某种程度上用来作 为一个试验性堆，同 时也用来生产为试验 处理废燃料所用的化 学分离过程而需要的 以克计量的钚。 3. 不过，这个反应堆 从一开始就同时用作 研究工具和训练反应 堆操纵人员的场所， 其另一个功能是让各 种元素在中子流内曝 照以生产同位素。
1. 材料试验反应堆， 1952年5月开始运转； 2. 在接近堆芯的反射 层内，最大中子通量 4.5 ×1014中子/（厘米 2）（秒），比任何一 个已有资料可据的实 验用反应堆高得多， 主要用来研究放射性 对各种反应堆材料的 影响；
3. 其中有100个以上的 实验设施，运转时发 生的唯一问题是停闭 后氙毒性的增加。
典型的裂变 反应堆示例 核燃料铀的 获得 浓缩铀生产 技术
典型反应堆 核燃料组件 核燃料元件 的制作工艺 钚的生产与 特性
钍 乏燃料处理 可能的燃料 循环 放射性废物 处理与处置
聚变堆燃 料循环 展望-进入 21 世 纪 的 核燃料循 环
¾Contents 1
¾Contents 2
¾Contents 3
功率: 30000瓦
热中子通量：2×1014中子/ （厘米2）（秒）
MTR全貌
1. 某 种 程 度 上 是 MTR 的 极 度 简 化 版，造价便宜且运 转容易，适用于大 学或企业研究实验 室内；
游泳池式反 应堆
游泳池式反应堆的剖面图（宾夕伐尼亚州立大学）
Swimming Pool Reactor
冷却剂: 空气，约120000呎3/ 分（7250磅/分）
功率: 3800瓦
热 中 子 通 量 ： 5×1011 中 子 / （厘米2）（秒）
NRX
1. 天然铀-重水 系统； 2. 从1947年完工 至 MTR 开 始 运 行 以 前 ， NRX 一直是所有已知 反应堆中中子通 量最高的一个。
NRX
• 提供有关核动力经济方面的有价值资料、试验受压水的工 艺问题、试验有高燃耗的燃料元件；
• 验证能否造出符合反应堆运行所需规格的大型压力罐、发 展一种穿过耐压壳装卸燃料元件的方法。
宾夕伐尼亚州受压水反应堆和锅炉的基础布置图
均匀水减 速反应堆
Los Alamos的水锅炉反 应堆
第一个用水作减速剂的反应 堆，同时也是第一个将燃料 溶在溶液内的反应堆。这种 反应堆的原始型式，目的在 于提供只需用最小量浓集燃 料的链式反应系统的运转和 控制经验。
中国核能发展趋势
加速发展核能：力争在2020年使核电在发电达到4000万千瓦 ——《核电中长期发展规划》
中国目前有秦山，大亚湾，田湾，岭澳等核电站，达8.5百万千瓦， 如果要在2020年达到40百万千瓦这个目标，从2006年开始，平均每 年需建３台百万千瓦的核电机组。
* 2050年中国核能发展的三种可能方案
加拿大安大略却尔克河的NRX反应堆剖面图
右图为一根铝复盖燃料棒 的断面，棒被两根铝管包 围，在内环道里冷却水向 下流，而在外环道里有一 股空气向上流，空气隙的 目的是当有泄露发生时可 以避免重水与普通水混合， 减速剂同时也循环通过堆 外热交换器以进行冷却。
NRX反应堆燃料棒和冷却剂通道
NRX
NRX 反应堆全貌
橡树岭石墨 X-10反应堆
X-10天然铀-石墨反应堆剖视图（橡树岭国立试验所）
X-10燃料元件：石墨-铀栅阵
X-10
燃料: 54 吨天然铀
减速剂: 620 吨石墨（包括反 射剂）
反射层: 2 呎石墨
屏蔽: 2 呎普通混凝土+ 5 呎 特殊混凝土
总尺寸: 38×47×32 呎高
控制: 3安全，2补偿，2调节
CP-2
支加哥堆-2（CP-2）的剖视图（ Argonne 国立实验所）
燃料: 45吨天然铀 (10吨金属， 其余为氧化物，主要是UO2) 减速剂: 472吨石墨
反射层: 1 呎 石墨
屏蔽: 四周为5 呎混凝土， 顶上4 呎木头加6寸铅
总尺寸: 30×32×25½ 呎高
控制: 3安全，1补偿，2调节 (钢上包镉片)