核反应堆，是一种可以控制和维持自我连锁反应的装置。核反应堆主要用途是发电（核电厂）和作为船舶的动力装置。

位于瑞士的一座小型研究反应堆

其中，一些反应堆还被用来生产医疗和工业用的同位素或者生产武器级钚。截止2019年初，全球共有680座核反应堆在运行，其中包括226座研究堆。现有的核反应堆主要包括轻水堆，沸水堆，重水堆，高温气冷堆和熔盐堆。下面将逐一介绍：

1.轻水堆

轻水堆中，冷却剂起着减速剂的作用

这种反应堆使用压力容器来容纳核燃料、控制棒、慢化剂和冷却剂。离开压力容器的热放射性水通过蒸汽发生器循环，蒸汽发生器又将次级(非放射性)水环加热成蒸汽，使涡轮机运转。它们占据了当前反应堆的大多数(约80%)。

VVER1000反应堆结构

华龙一号示范工程航拍

美军核动力航母编队

轻水堆最新的典型代表有俄罗斯的VVER-1000，美国的AP1000，中国的华龙一号和欧洲的EPR。美国海军军舰上的反应堆也都属于这种类型。

2.沸水堆

福岛核事故的反应堆类型就是沸水堆

沸水堆就像没有蒸汽发生器的压水堆。冷却水的较低压力使其在压力容器内沸腾，产生运行涡轮机的蒸汽。与压水堆不同，没有主回路和副回路。这些反应堆的热效率更高，结构也更简单，发生两次严重核事故（切尔诺贝利和福岛核事故）的堆型都属于沸水堆。

3.重水堆（CANDU）

秦山核电站的两座重水堆（CANDU堆）

重水堆非常类似于压水堆，但使用重水。虽然重水比普通水贵得多，但它具有更大的中子经济性(产生更多的热中子)，允许反应堆在没有燃料浓缩设施的情况下运行。燃料不是像压水堆那样使用一个大型压力容器，而是包含在数百个压力管中。这些反应堆以天然铀为燃料，重水反应堆可以在满功率时加燃料，这使得它们在铀的使用方面非常高效(这使得堆芯中的流量控制更加精确)。加拿大、阿根廷、中国、印度、巴基斯坦、罗马尼亚和韩国都建造了重水堆。

4.高能通道反应堆(RBMK)

切尔诺贝利核电站（RBMK，沸水堆）

RBMKs是一种苏联设计，在某些方面与CANDU相似，因为它们在动力运行期间可以重新加料，并采用压力管设计。然而，与CANDU不同的是，它们非常不稳定且体积庞大，使得它们的密闭建筑非常昂贵。RBMK的设计后来被发现了一系列严重的安全缺陷，尽管其中一些在切尔诺贝利灾难后得到了纠正。他们的主要特点使用轻水和未浓缩的铀。RBMK反应堆目前仅在前苏联时期部署了一部分。

4.高温气冷堆

高温气冷堆发电原理示意图

由于工作温度较高，这些设计与压水堆相比具有较高的热效率。有许多这种设计的运行中的反应堆，大部分在英国，这一概念就是在那里发展起来的。高温气冷堆由于反应堆堆芯体积大，退役成本可能会很高。

5.液态金属快中子增殖反应堆

这种反应堆产生的燃料比消耗的多。它们“繁殖”燃料，因为会在运行过程中由于中子俘获而产生裂变燃料。就效率而言，这些反应堆的功能非常类似于压水堆，并且不需要高压密封，因为液态金属不需要保持高压，即使在非常高的温度下也是如此。该反应堆主要有两种类型，铅冷堆和钠冷堆。

（1）铅冷堆

神秘的阿尔法级核潜艇

铅冷却使用铅作为液态金属提供了极好的辐射屏蔽，并允许在非常高的温度下运行。此外，铅对中子是可穿透的，因此冷却剂中损失的中子较少，冷却剂也不具有放射性。与钠不同，铅大多是惰性的，因此爆炸或事故的风险较小，但从毒理学和处置的角度来看，使用如此大量的铅可能是有问题的。这种类型的反应器通常使用铅铋共晶混合物。在这种情况下，铋会出现一些轻微的辐射问题，因为它对中子不太友好，而且比铅更容易转化成放射性同位素。俄罗斯阿尔法级潜艇使用铅铋冷却快堆作为主要动力装置。

（2）钠冷堆

对于钠冷堆，钠相对容易获得和使用，它还能有效防止浸入其中的各种反应堆部件的腐蚀。然而，钠在暴露于水时会剧烈爆炸，所以必须小心。日本的孟州反应堆在1995年发生了钠泄漏，直到2010年5月才得以重启。

6.熔盐堆(MSR)

熔盐堆示意图

熔盐反应堆将燃料溶解在氟化物盐中，或者使用氟化物盐作为冷却剂。熔盐反应堆具有许多安全特性、高效率和适合车辆的高功率密度。值得注意的是，它们的核心没有高压或易燃成分。熔盐堆使用钍作为燃料，作为一种增殖反应堆类型，它可以对乏燃料进行再加工，提取铀和超铀元素，与目前使用的常规一次性铀燃料轻水反应堆相比，只留下0.1%的超铀元素废物。它们产生的少量放射性裂变产物不可再加工，需要像常规反应堆一样进行处理。