輕水慢化劑

慢化劑用於熱中子反應堆內，使裂變產生的快中子減速為熱中子，從而提高裂變反應的幾率。

概述

中子-內部結構模型圖

對慢化劑的要求是對中子有較高的散射截面和低的吸收截面。常用的慢化劑是輕水、重水和石墨

中子-內部結構模型圖

簡介

輕水是含氫物質，慢化能力大，價格低廉，但吸收截面較大，對金屬有腐蝕作用，易發生輻射分解。重水的吸收截面小，並可發生（γ，n）反應而為鏈式反應提供中子；缺點是價格昂貴，還要細心防止泄漏損失、污染和與氫化物發生同位素交換。石墨的吸收截面低於重水，但價格便宜，又是耐高溫材料，可用於非氧化氣氛的高溫堆中。此外，還可用碳氫化合物、鈹等作慢化劑材料。鈹的慢化能力比石墨好，用它作慢化劑可縮小堆芯尺寸，但

輕水慢化劑鈹有劇毒、價格昂貴、易產生輻照腫脹，故使用受到限制。

輕水慢化劑

作用

反射層材料在反應堆活性區周圍用來散射從活性區泄漏出的中子，使其改變方向重新回到活性區。對反射層材料的要求與慢化劑相同，要求其散射截面要大，吸收截面要小。因此，好的慢化劑材料也是好的反射層材料。在快中子堆中，大部分裂變由高能中子引起，反射層材料由高質量數的緻密物質組成，以使被反向散射進堆芯的中子受到最小的慢化。常用的反射層材料有輕水、重水、石墨、鈹、氧化鈹、氧化鋯等。

結構材料

結構材料包括燃料包殼、堆芯構件、反應堆容器、熱交換器和主迴路管道等所用的材料。其中對包殼材料的性能要求最嚴。熱中子堆的包殼材料一般使用鋁合金、鎂合金和鋯合金。快中子堆包殼材料範圍比較寬。鋁、鎂合金是較早使用的結構材料，由於其熔點低，只能用於低溫。鋯合金在高溫下強度好，在高溫純水中的耐腐蝕性接近不鏽鋼，而其中子吸收截面卻只有不鏽鋼的1/15，是目前水冷動力堆中廣泛使用的結構材料。奧氏體不鏽鋼在高溫下的強度和抗腐蝕性能都很好，且價格比較便宜，也用作燃料元件包殼和其他結構材料。低合金鋼和碳鋼普遍用於製作核反應堆壓力容器。此外，可用作結構材料的還有鎳、鈦、鈮、釩等合金。