壓水反應堆

壓水反應堆（Pressurized Water Reactor，縮寫為PWR）是美國貝蒂斯原子能實驗室（Bettis Atomic Power Laboratory）開發成功的一種輕水核反應堆。

壓水堆核電廠主要由核島和常規島組成。核島中的四大部件是反應堆本體、蒸汽發生器、穩壓器和主泵。在核島中的設備系統主要有壓水堆本體、一迴路系統，以及支持一迴路系統正常運行和保證反映堆安全而設置的輔助系統。常規島主要包括汽輪機組及二迴路等系統，其形式與常規火電廠類似。

壓水反應堆利用輕水（普通水H2O）作為冷卻劑和中子慢化劑。其冷卻系統由兩個循環迴路組成。一迴路連接著堆芯和二迴路中的蒸汽發生器，迴路內壓強保持在150個大氣壓左右，在此壓強下可將冷卻水加熱至約343℃而不沸騰。冷卻水在二迴路蒸汽發生器的傳熱管中將壓強約為70個大氣壓左右的二迴路水加熱至沸騰（溫度約260℃），形成的水蒸氣（過濾掉混雜的液態水后）再通過二迴路送至汽輪機，推動渦輪發動機運轉。在傳熱管中釋放了熱能的一迴路水以290℃左右的溫度迴流至堆芯，完成一迴路循環。從汽輪機流出的二迴路水經冷凝器凝結為液態水后，迴流至蒸汽發生器，完成二迴路循環。

反應堆堆芯位於壓力殼內，由排列為方形的燃料組件組成。燃料一般是富集程度在2%～4.4%的燒結二氧化鈾。和沸水反應堆相比，壓水堆堆芯體積更小，堆芯的功率密度較大（大型壓水堆的堆芯功率密度可達100千瓦/升），壓水堆的發電效率約為33%；但由於堆芯中的工作壓力和溫度都較沸水堆高，因此對反應堆材料性能的要求也較沸水堆更高。

壓水堆是核潛艇使用最多的堆型，原理是：由核反應堆中的鈾—235核燃料進行鏈式核反應併產生高溫，高溫把核反應堆內密閉循環的純凈水“煮開”變為蒸汽后，經噴嘴加速變為蒸汽流推動汽輪機運轉。汽輪機的轉速經過減速齒輪減速后帶動螺旋槳。能量轉換全過程大致為：核能→熱能→機械能→動能。

核能產生於核反應堆中的鈾原子核裂變，當鈾原子核連續裂變時（稱“鏈式反應”），會產生巨大的熱能。核反應堆的作用就好比是我們都很熟悉的鍋爐，不過鍋爐里的水一般是用火加熱的，而核反應堆里的水是用核燃料“加熱”的，所以過去也把核反應堆俗稱為“原子鍋爐”。

核動力裝置通常由一迴路和二迴路組成，它們都是密閉的循環迴路。一迴路由主冷卻劑系統和各種輔助系統組成，主冷卻劑系統包括核反應堆、主冷卻劑泵、蒸汽發生器、穩壓器等設備。一迴路里的高溫高壓純凈水被核燃料加熱后，由主冷卻劑泵推動，經蒸汽發生器把熱量傳導給二迴路水，使之變為蒸汽，然後一迴路里被冷卻的水再次返回核反應堆里，繼續把核燃料產生的熱量帶出來，並慢化中子參與鏈式核反應。所以一迴路里的水被稱為冷卻劑和慢化劑。核燃料釋放的熱量多少，是由控制棒來調節的。

二迴路里，前半部分流動的是被一迴路加熱后的蒸汽，後半部分流動的是被冷凝器冷卻后的水。一二迴路的交會處是蒸汽發生器，二迴路的水在蒸汽發生器里被加熱后變成飽和蒸汽用來驅動汽輪發電機，提供電源。

全世界核電站、核潛艇和核動力航空母艦等使用的反應堆中均以壓水堆為主，截至2000年底，全世界有258座運行中的反應堆，佔總數的64.6%。

中國目前已建成的秦山核電站一二期工程、大亞灣核電站、田灣核電站、嶺澳核電站均採用壓水反應堆。到2014年預計中國將新建大連紅岩河核電站、山東海陽核電站、三門核電站、福清核電站、寧德核電站、陽江核電站。

法國從2007年12月開始修建弗拉芒維爾壓水反應堆，曾於2010年和2011年兩度宣布推遲該反應堆的交付日期。工程延期也導致建造成本一再提高，2011年，法國電力公司將造價從33億歐元調整至60億歐元左右。歐洲壓水反應堆是由法國法馬通公司和德國西門子公司聯合開發的漸進型反應堆，與最近建設的核電機組沒有技術斷代，是最新一代的壓水核工業反應堆。2015年9月3日，法國電力公司宣布，歐洲壓水反應堆(EPR)的交付日期將推遲至2018年第四季度，而項目總造價將增至105億歐元。

壓水反應堆又被稱為第三代核反應堆，是先進的輕水堆，它具有三大優勢：造價和運營成本相對低、安全性能相對高以及產生的放射性物質相對少。

史上著名的三哩島核泄漏事故就是壓水反應堆，主因為當年的科技並未全面電腦化，很多人為操縱的過程中出現疏失，而剛好數個疏失同時發生。