【反應器】

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【反應器】

 

Reactor(Nuclear)

 

【辭書名稱】環境科學大辭典

 

為核子反應器(nuclearreactor)的簡稱，凡能自足維持連鎖核反應的設計皆是，但核熔合反應尚在初期研發階段，故實用上乃指核分裂反應。

 

反應器包含了核燃料（可裂材料，如鈾、鈽等）、緩和物質（快滋生反應器例外）、反射裝置（減少中子逸失）、熱移除設計、量測及控制裝置等。

 

因第一座反應器是芝加哥大學以石墨塊與鈾塊堆成（及其他早期反應器也是），故過去反應器又稱反應堆(pile)，甚至也用來表示核彈。

 

反應器依不同分法可分成：I、依燃料排置可分成：A、均質反應器(homogeneous)指可裂材料（燃料）與緩和劑均勻地混合於反應器之核心內，與混質反應器相對比。

 

均質擴散反器爐模式為理論上的理想數學模式，簡化實際設計上的不均勻性，但依然能提供反應器設計上的許多重要參數，特別當不均勻性尺度比起中子平均自由路徑可忽略時。

 

B、混質反應器(heterogeneous)II、依中子能量A、上熱中子(epithermal)：有相當比例的核分裂（30到40%）是由較熱中子能量高的上熱中子所誘發。

 

B、快中子(fast)：無太多中子緩和減能設計的反應器，主要是靠快中子引發核反應，最低的平均能量在0.1MeV左右，一般以0.3到0.5MeV較常見，以U238．分裂閥為快中子設計下限，一般會有較佳的中子經濟。

 

C、過渡中子(Intermediate)：引發核反應的中子主要是介於熱中子與快中子間（0.5eV到0.1MeV），中子共振吸收會是主要的機制。

 

D、熱中子(thermal)：主要由熱中子持續其分裂鏈反應的反應器，熱中子能量通常以0.025eV(2200m/s)代表，為Maxwell理論分布在293oK(20℃)的平均中子能量，但一般熱中子反應器操作的溫度較此為高，這類反應器基本需要緩和劑設計。

 

III、用途A、能源：商業運轉的反應器皆是設計以能源為主，以熱能進而發電，所謂的核工業界基本上就是核電工業。

 

B、滋生能源(powerbreeder)：設計可同時產生能源及燃料的反應器，將可孕材料轉化成易裂材料（如U-238轉化成Pu-239），但所產生的易裂材料量大於消耗量，也就是轉化比大於1。

 

C、生產：設計專門用於大規模生產轉換元素，如鈽（核武等用）。

 

轉換反應器(converter)類似滋生反應器，也是將可孕材料轉化成易裂材料，但轉化比小於1。

 

D、研究：提供中子、γ、及其他輻射以照射研究材料（含活體材料），作研究用。

 

常見的如水池式反應爐（poolreactor或swimmingpoolreactor），燃料放在水池內，池水可兼做反設、緩和、冷卻用，設計簡單，是研究及訓練的好工具。

 

E、實驗：為獲得反應器動力學和構造之特性，以及其它有關資料，作為反應器之基本資料的實驗用反應器。

 

實驗性滋生反應器(EBR,ExperimentalBreederReactor)，建於美國愛達荷國家核子工程研究所內，有滋生反應器I型(EBR-I)發電量為1.4萬瓦，及滋生反應器II型(EBR-II)，發電量為62.5百萬瓦。

 

IV、特殊用途：A、高通量：高通量可在單位體積內產生更多的分裂反應，故可有更高的功率密度。

 

B、高溫：高溫可有更好的機械熱效率。

 

V、冷郤劑A、氣冷反應器以空氣或CO2作為冷郤劑之反應器。

 

計有四種：1.天然鈾U料、石墨緩和之大型混質反應器，2.天然鈾U料，重水緩和之大型混質反應器，3.低濃化鈾燃料、金屬護套之混質反應器，4.高溫運轉之固體均勻或半均勻反應器B、水冷式反應器，以作緩和劑或兼冷卻劑分成：i、輕水式反應器(lightwaterreactor,LWR)，以普通水作緩和劑並兼冷卻劑，燃料通常是稍濃化的UO2，又可分成壓水式(pressurizedwaterreactor,PWR)及沸水式(boilingwaterreactor,BWR)沸水式反應爐反應器的水（兼作冷卻劑及緩和劑）可在爐心中沸騰，產生的蒸汽直接可推動渦輪機及發電機；

 

壓水式則內迴圈維持高壓，高溫水將熱帶出到熱交換器，再在外迴圈產生蒸汽來推動渦輪機及發電機。

 

ii、重水反應器(heavy-waterreactor,HWR)利用重水減能的反應器，其燃料為低廉的天然鈾（不需濃化），加拿大氘鈾反應器CANDU，兼作冷卻劑及緩和劑。

 

C、液金快滋生反應器(liquidmetalfastbreederreactor,LMFBR)，利用融化液態金屬作冷卻劑（如鈉、鈉鉀合金等）的快滋生反應器，可利用快滋生反應器的高溫操作特性及金屬的良好導熱，但鈉等液金冷卻劑的化學反應活性也大，材料的設計考量上亦特別嚴格，也稱融鹽滋生反應器(moltensaltbreederreactor,MSBR)。

 

 

轉自:http://edic.nict.gov.tw/cgi-bin/tudic/gsweb.cgi?o=ddictionary