石墨氣冷堆

（1）天然鈾石墨氣冷堆核電站天然鈾石墨氣冷堆實際上是天然鈾作燃料，石墨作慢化劑，二氧化碳作冷卻劑的反應堆。這種反應堆是英、法兩國為商用發電建造的堆型之一，是在軍用鈈生產堆的基礎上發展起來的，早在1956年英國就建造了淨功率為45兆瓦的核電站。因為它是用鎂合金作燃料包殼的，英國人又把它稱為鎂諾克斯堆。

該堆的堆芯大致為圓柱形，是由很多正六角形稜柱的石墨塊堆砌而成。在石墨砌體中有許多裝有燃料元件的孔道。以便使冷卻劑流過將熱量帶出去。從堆芯出來的熱氣體，在蒸汽發生器中將熱量傳給二回路的水，從而產生蒸汽。這些冷卻氣體藉助循環迴路回到堆芯。蒸汽發生器產生的蒸汽被送到汽輪機，帶動汽輪發電機組發電。這就是天然鈾石墨氣冷堆核電站的簡單工作原理。

這種堆的主要優點是用天然鈾作燃料，其缺點是功率密度小、體積大、裝料多、造價高，天然鈾消耗量遠遠大於其他堆。英、法兩國都停止建造這種堆型的核電站。

(2)改進型氣冷堆核電站改進型氣冷堆是在天然鈾石墨氣冷堆的基礎上發展起來的。設計的目的是改進蒸汽條件，提高氣體冷卻劑的最大允許温度。這種堆，石墨仍然為慢化劑，二氧化碳為冷卻劑，核燃料用的是低濃度鈾(鈾－235的濃度為2－3%)，出口温度可達670℃。它的蒸汽條件達到了新型火電站的標準，其熱效率也可與之相比。

這種堆被稱為第二代氣冷堆，英國建造了這種堆，由於存在不少工程技術問題，對其經濟性多年來爭論不休，得不出定論，所以前途暗淡。

（3）高温氣冷堆高温氣冷堆被稱為第三代氣冷堆，它是石墨作為慢化劑，氦氣作為冷卻劑的堆。

這裏所説的高温是指氣體的温度達到了較高的程度。因為在這種反應堆中，採用了陶瓷燃料和耐高温的石墨結構材料，並用了惰性的氦氣作冷卻劑，這樣，就把氣體的温度提高到750℃以上。同時，由於結構材料石墨吸收中子少，從而加深了燃耗。另外，由於顆粒狀燃料的表面積大、氦氣的傳熱性好和堆芯材料耐高温，所以改善了傳熱性能，提高了功率密度。這樣，高温氣冷堆成為一種高温、深燃耗和高功率密度的堆型。

它的簡單工作過程是，氦氣冷卻劑流過燃料體之間，變成了高温氣體；高温氣體通過蒸汽發生器產生蒸汽，蒸汽帶動汽輪發電機發電。

高温氣冷堆有特殊的優點：由於氦氣是惰性氣體，因而它不能被活化，在高温下也不腐蝕設備和管道；由於石墨的熱容量大，所以發生事故時不會引起温度的迅速增加；由於用混凝土做成壓力殼，這樣，反應堆沒有突然破裂的危險，大大增加了安全性；由於熱效率達到40%以上，這樣高的熱效率減少了熱污染。

高温氣冷堆有可能為鋼鐵、燃料、化工等工業部門提供高温熱能，實現氫還原鍊鐵、石油和天然氣裂解、煤的氣化等新工藝，開闢綜合利用核能的新途徑。但是高温氣冷堆技術較複雜。