反应堆发展历史
自成立以来核能在20世纪中期的工业规模上，基本的反应堆设计已经取得了最大的进展效率从以前的设计中吸取教训，确保安全。在这一历史进程中，可以看出四个不同的反应堆世代。第一代反应堆是第一个生产民用核能的反应堆，例如，美国希平波特的反应堆美国和考尔德厅联合王国．第一代反应堆也被称为“早期原型反应堆”。20世纪60年代中期诞生了第二代设计，或“商业动力反应堆”。目前运行的大多数核电站使用的是第二代技术．
第二代设计纳入了一些元素，以提高反应堆的安全性，并降低与事故相关的风险。然而，第二代元素被认为是“主动安全系统”;也就是说，它们必须由人类控制器激活，如果电力系统关闭。为了进一步提高安全性，新一代“先进轻水反应堆”从20世纪90年代中期开始设计。这些第三代设计将所谓的被动安全系统纳入反应堆结构。无源系统旨在通过在没有人为干预或电力的情况下运行来提高反应堆的安全性。第三代的两个突出设计是欧洲压水堆(EPR)和西屋先进装置1000 (AP1000)压水堆．在AP1000的设计中，在完全断电的情况下(包括紧急情况)备份发电机)，控制棒就会落入反应堆核心，立即停止核反应堆连锁反应持续衰变的热量将通过一个由重力供能的冷却罐系统转移出反应堆的安全壳。位于密封容器结构内的一个水箱将向堆芯供水;这些水会沸腾并以蒸汽的形式上升到安全壳结构的顶部，在那里它会凝结并流回内部冷却系统．冷凝的热量将依次转移到安全壳结构中，由位于安全壳顶部的外部水箱通过重力流动的水来冷却。安全壳外部的水分蒸发将完成反应堆热量向大气的传递，在那里热量将消散。
一些国家的核工业目前正在规划第四代核电站，或“下一代核电站”(NGNPs)，这些核电站的设计意图是在21世纪第二季度开始建造。对于一个被归类为NGNP的反应堆，它必须满足几个要求，包括(1)高度经济，(2)合并增强安全，(3)产生最少的废物，(4)防扩散。NGNP的一个概念是超高温反应堆(VHTR)，这是一种氦冷却，石墨慢化的反应堆，使用各种燃料，可以产生足够的热量来发电，也可以为其他工业过程提供电力，例如生产氢从水。
第一批原子堆
不久之后的发现核裂变1939年，报纸报道这一发现时提到了裂变链式反应的可能性利用作为一种力量的来源。二战期间然而，这项研究于当年9月在欧洲开始，从事裂变研究的物理学家们将他们的想法转向了将链式反应应用于核反应堆原子弹．在美国，总统。富兰克林·罗斯福被一封信说服了阿尔伯特·爱因斯坦秘密计划:为此目的发起一项秘密计划的曼哈顿计划包括铀浓缩以获得高浓度的铀235，并研究反应堆的发展。他们的目标有两个:了解更多关于炸弹设计的链式反应，以及开发一种生产新元素的方法，钚它被认为是可裂变的，可以通过化学方法从铀中分离出来。
反应堆的开发由当时著名的实验核物理学家监督，恩里科费米．费米的项目开始于哥伦比亚大学第一次展示是在芝加哥大学，重点是石墨慢化反应堆的设计。1942年12月2日，费米报告说，他制造了第一个自我维持的链式反应。他的反应堆，后来被称为芝加哥一号桩(CP-1)是纯的石墨其中金属铀弹头向中心装载，氧化铀块在边缘。该设备没有冷却系统，因为它被期望在非常低的功率(大约10千瓦热能)下纯粹用于实验目的。CP-1随后拆除并在芝加哥郊区的一个新实验室重建，这里是现在的总部阿贡国家实验室．该装置一直作为研究反应堆使用，直到1953年最终退役。（看到的表中列出了著名的早期核反应堆。)
| 著名的早期核反应堆 | ||||
|---|---|---|---|---|
| *功率输出为热电输出，除非注明为兆瓦(e)，表示电力输出。 | ||||
| 的名字 | 位置 | 功率输出* | 区别 | 启动 |
| CP-1(芝加哥一号桩) | 芝加哥,病了。 | 低 | 第一个反应堆 | 1942 |
| ORNL石墨反应堆，或橡树岭石墨反应堆(X = 10) | 橡树岭，田纳西州 | 3.8兆瓦 | 第一个兆瓦级反应堆 | 1943 |
| Y-Boiler(洛波) | 新墨西哥州洛斯阿拉莫斯 | 低 | 第一个浓缩燃料反应堆 | 1944 |
| CP-3(芝加哥3号桩) | 芝加哥,病了。 | 300千瓦 | 第一座重水反应堆 | 1944 |
| ZEEP(零能耗实验桩) | 安大略省乔克河 | 低 | 加拿大第一座反应堆 | 1945 |
| 汉福德 | 里奇兰,洗。 | > 100兆瓦 | 第一台大功率反应堆 | 1945 |
| 克莱门泰 | 新墨西哥州洛斯阿拉莫斯 | 25千瓦 | 第一座快中子谱反应堆 | 1946 |
| NRX | 安大略省乔克河 | 42千瓦 | 第一个高通量研究反应堆 | 1947 |
| 原子炉 | 哈维尔,Eng。 | 低 | 英国第一座反应堆 | 1947 |
| 佐伊(EL-1) | Chatillon Fr。 | 150千瓦 | 法国第一反应堆 | 1948 |
| 低强度试验反应堆 | 橡树岭，田纳西州 | 3兆瓦 | 第一板燃料反应堆 | 1950 |
| 1号实验增殖反应堆 | 爱达荷瀑布，爱达荷州 | 1.4兆瓦 | 第一个增殖反应堆和第一个发电反应堆系统 | 1951 |
| JEEP-1 | Kjeller,也没有。 | 350千瓦 | 第一座国际反应堆(挪威-荷兰) | 1951 |
| STR(海底热反应堆) | 爱达荷瀑布，爱达荷州 | 潜艇反应堆原型 | 1953 | |
| BORAX-III | 爱达荷瀑布，爱达荷州 | 3.5兆瓦(e) | 这是美国首个能够产生大量电力的反应堆 | 1955 |
| 考尔德A厅 | Calder Hall，英国 | 20兆瓦(e) | 世界上第一个用于大规模商业发电的反应堆 | 1956 |
CP-1实验成功后，很快就起草了建造第一个生产反应堆的计划(用于生产用于原子弹的钚)。这些是早期的汉福德这是一种石墨减速、天然铀燃料、水冷却的装置。作为备用工程，在南京建立了一个风冷设计的生产反应堆橡树岭田纳西州。当汉福德的设施被证明是成功的，这个反应堆被建成，作为X-10反应堆，在现在的橡树岭国家实验室。第一个浓缩燃料研究反应堆于洛斯阿拉莫斯，新墨西哥1944年，浓缩铀235开始用于研究目的。所有这些努力达到了高潮1945年7月16日，在三一，第一次进行了原子弹爆炸装置的试验阿拉莫戈多美国新墨西哥州。
甚至在战前，人们就已经认识到这一点重水是一个优秀的中子缓蚀剂可以很容易地应用于反应堆设计中。在曼哈顿计划期间，由于加拿大已经有了重水生产设施，这个可能的设计特征被分配给了一个加拿大研究小组。1945年末，二战结束后不久，加拿大的项目成功地建造了重水慢化、天然铀燃料的研究反应堆，即所谓的ZEEP (零能耗实验桩),在粉笔河安大略省。
由于缺乏铀-235分离技术的信息，英国在战后的第一次努力集中在使用天然铀作为燃料上。1947年，石墨低能实验桩(GLEEP)在中国得到了广泛的应用空气石墨冷却反应堆主持人还有铀金属燃料铝在伯克郡的哈韦尔建造并发生了严重的事故，英格兰，产生100千瓦的热能．第二年，法国在巴黎附近的Châtillon建造了一个功率类似的反应堆，被称为EL-1(重水1)或Zoé(零功率，氧化铀，重水)。的法国反应堆也在燃料中使用了非浓缩铀。
1943年苏联开始了一个正式的研究计划来创造一个可控的裂变反应，探索同位素分离，调查原子弹的设计。战后，该计划开始在裂变武器的设计上取得重大进展;同时，反应堆是为生产武器级钚而设计的。苏联第一次连锁反应于1946年底在莫斯科进行，使用的是实验性的石墨慢化天然铀堆，即F-1。年，首个钚生产反应堆在车里雅宾斯克-40综合设施投入运行乌拉尔山脉他在1948年被苏联吞并。