加拿大重水铀反应堆或稱「CANDU反應爐」或是「坎度堆」,是加拿大原子能有限公司、安大略水電公司和加拿大奇異公司聯手於1954年開始研發的壓水式重水反應爐。SNC-Lavalin於2011年買下CANDU反應爐的技術[1]。
CANDU反應爐使用重水當作中子減速劑和反應爐冷卻劑,
核燃料使用未經濃縮的天然鈾礦。甚至可以直接使用混合氧化物核燃料(MOX fuel)[2]
或是再處理鈾
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當作燃料。CANDU反應爐利用核分裂的熱能產生電力。CANDU源自「CANada Deuterium Uranium」。
有兩種主要類型的CANDU反應堆,最初的設計大約500 MWe,旨在用於大型工廠的多反應堆裝置,以及600 MWe級的合理化CANDU 6,設計用於單一 獨立單元或小型多單元工廠。 CANDU 6機組在魁北克和新不倫瑞克以及巴基斯坦,阿根廷,韓國,羅馬尼亞和中國建成。 非CANDU 6設計的一個例子被出售給了印度。 該多機組設計僅在加拿大安大略省使用,隨著該省安裝更多機組,該機組的規模和功率不斷增加,在達林頓核電站安裝的機組達到約880 MWe。 以與CANDU 6類似的方式合理化大型單元的努力導致了CANDU 9。
加拿大重水铀反应爐使用重水作中子減速劑,效率是普通的水的1700倍,而且重水吸收的中子比普通的水少。所以重水反應爐可以使用未經濃縮的鈾(0.7%鈾-235,其餘大部分的成分為鈾-238),甚至再處理鈾當作燃料。但和輕水反應爐相比,加拿大重水铀反应爐需要更多的核燃料以達到相同的發電量。
重水也負責把核分裂的熱能傳送到蒸氣產生器,產生的蒸氣驅動渦輪發動機,再經過發電機產生電力。
加拿大重水铀反应爐的燃料是橫的放的(平行於地面),可以在正常運轉下更換燃料,不像輕水反應爐,燃料是直的放的(垂直於地面),更換燃料前必須停機。而且橫的放的燃料在過熱時會彎曲,自然地減慢核分裂反應。
此外,加拿大重水铀反应爐使用電磁力作為控制棒的動力,所以沒有停電的問題。
CANDU6的冷卻劑的規格[5]如下
輸入口的溫度 |
266℃
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輸出口的溫度 |
310℃
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輸出口的壓力 |
10MPa
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CANDU6加強版(Enhanced CANDU6, EC6)[3]
建立在CANDU6的基礎之上,配搭效率更佳的渦輪發動機。是700MWe第三代反應爐,設計使用年限為60年,每年的容量因子大於92%。可以直接使用天然鈾礦當作燃料,適用於小型規模或是中等規模的輸電網路。
核燃料的循環
一個重水設計可以維持比輕水反應堆更低濃度裂變原子的連鎖反應,從而可以使用一些替代燃料; 例如,從已被用過的輕水堆燃料中“回收鈾”(RU)。 CANDU設計用於鈾含量僅為0.7%的天然鈾,因此含有0.9%鈾-235的RU是一種豐富的燃料。 這從鈾中進一步提取了30-40%的能量。開發中的DUPIC(直接使用廢壓縮堆燃料在CANDU中)可以在不進行後處理的情況下進行回收。 燃料在空氣中氧化(氧化),然後在氫氣(還原)中破碎成粉末,然後形成CANDU燃料顆粒。 坎杜堆也可以從更豐富的釷中生产燃料。 這種情況正在印度被調查,以利用其天然釷儲備。
甚至比輕水堆更好,坎杜堆可以使用鈾和钚氧化物(MOX燃料)的混合物,钚既可以來自拆解的核武器,也可以使用再加工的反應堆燃料。 再加工钚中的同位素混合物對武器沒有吸引力,但可用作燃料(而不僅僅是核廢料),而燃燒武器級钚則消除了核武器擴散危險。 如果目的是明確地從乏燃料中燃燒钚或其他锕系元素,那麼建議使用特殊的惰性基質燃料,以便比MOX燃料更有效地完成此項工作。 由於它們不含鈾,這些燃料不會生产任何額外的钚。
1954年 |
Wilfrid B. Lewis 促成 Atomic Energy of Canada Limited、Ontario Hydro和Canadian General Electric Company一起研發CANDU反應爐
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1962年 |
核能示範機( Nuclear Power Demonstration)成功驗證CANDU概念可行,包含在反應爐運轉中更換燃料,以及重水可以同時作為中子減速劑和反應爐的冷卻劑
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1968年 |
第一座CANDU反應爐(Douglas point nuclear generating station(页面存档备份,存于互联网档案馆))開始運轉
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1971年 |
皮克靈核電站A A unit 1的一號機組開始商轉。
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1971-1973年 |
皮克靈核電站A的四座CANDU機組開始商轉
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1972年 |
巴基斯坦的喀拉蚩核電廠的一號機開始商轉
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1977-1979年 |
布魯斯核電站A的四座CANDU機組開始商轉
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1983年 |
加拿大的Point Lepreau核電站和Gentilly-2核電站開始商轉;南韓的月城核電站的一號機開始商轉
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1983-1986年 |
皮克靈核電站B的四座CANDU機組開始商轉
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1984年 |
阿根廷的恩巴爾賽核電站開始商轉
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1984-1987年 |
布魯斯核電站B的四座CANDU機組(各915MWe)開始商轉
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1987年 |
在加拿大工程百年的紀念活動,CANDU反應爐獲得十大成就之一的殊榮
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1990-1993年 |
達靈頓核電站的四座CANDU機組開始商轉
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1996年 |
羅馬尼亞的切爾納沃德核電廠的一號機開始商轉
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1997-1999年 |
南韓的月城核電站二號機、三號機和四號機開始商轉
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2002-2003年 |
中國的秦山核電廠三期的兩座CANDU機組開始運轉
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2007年 |
羅馬尼亞的切爾納沃德核電廠的二號機開始運轉
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参见
參考文獻
外部連結