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虽然轻水堆已经在核动力市场上占据了统治地位，但是近年来，由于重水堆能够节约核燃料，因而引起不少国家政府和核工业界人士的重视。在新开辟的核动方市场上，重水堆往往成为轻水堆的主要竞争对手。

　　重水堆的主要特点，是由重水的核特性决定的。二十吨天然水中含有三公斤重水。重水和天然水（也就是轻水）的热物理性能差不多，因此作为冷却剂时，都需要加压。但是，重水和轻水的核特性相差很大。这个差别主要表现在中子的慢化和吸收上。在目前常用的慢化剂中，重水的慢化能力仅次于轻水，可是重水最大优点是它的吸收热中子的几率比轻水要低两百多倍，使得重水的“慢化比”远高于其他慢化剂。

　　由于重水吸收热中子的几率小，所以中子经济好。以重水慢化的反应堆，可以采用天然铀作为核燃料。从而使得建造重水堆的国家，不必建造浓缩铀厂。

　　由于重水吸收的中子少，所以重水慢化的反应堆，中子除了维持链式反应外，还有较多的剩余可以用来使铀—238转变为钚—239，使得重水堆不但能用天然铀实现链式反应，而且比轻水堆节约天然铀20。

　　重水堆虽然由于重水吸收中子少带来了上述优点，但由于重水的慢化能力比轻水低得多，又给它带来了不少缺点。由于重水慢化能力比轻水低，为了使裂变产生的快中子得到充分的慢化，堆内慢化剂的需要量就很大。再加上重水堆使用的是天然铀等原因，重水堆的堆芯体积比压水堆大十倍左右。

　　虽然从天然水中提取重水，比从天然铀中制取浓缩铀容易，但是由于天然水中重水含量太低，所以重水仍然是一种非常昂贵的材料。由于重水用量大，所以重水的费用约占重水堆基建投资的六分之一以上。

　　重水堆由于使用天然铀，后备反应性少，因此需要经常将烧透了的燃料元件卸出堆外，补充新燃料。经常为此而停堆，对于要求连续发电的核电站是不能容忍的。这就要求能不停堆装卸核燃料。

　　重水堆和轻水堆除了上述主要差别外，还会派生出一系列别的区别。

　　物质的质量乘比热，是该物质升高一度吸收的热量，称为热容。轻水与重水比热差不多。但重水堆内重水装载量大，所以总的热容量也大。重水堆的燃料元件，是安装在几百根互相分离的压力管内。压力管破裂前有少量泄漏，容易发现和处理。而且当压力管破裂造成失水事故时，事故只局限在个别压力管内。由于冷却剂与慢化剂分开，失水事故时慢化剂仍留在堆内，因而失水事故时燃料元件的剩余发热，容易被堆内大量的重水慢化剂吸收。而轻水堆压力边界的任何一处发生泄漏，造成的后果都涉及整个堆芯。由于轻水堆热容量小，所以失水事故后放出的热量会造成堆芯温度较大的升高，因而轻水堆失水事故的后果可能比重水堆严重。

　　总之，由于轻水和重水的核特性相差很大，在慢化性能的两个主要指标上，它们的优劣正好相反，使它们成了天生的一对竞争伙伴：轻水堆的优点正好对应重水堆的缺点，重水堆的优点正好对应轻水堆的缺点。正是由于这个原因，使得这两种堆型的选择，成了不少国家的议会、政府和科技界人士长期争论不休的难题。

　　重水堆虽然都用重水作慢化剂，但在它几十年的发展中，已派生出不少次级的类型。按结构分，重水堆可以分为压力管式和压力壳式。采用压力管时，冷却剂可以与慢化剂相同也可不同。压力管式重水堆又分为立式和卧式两种。立式时，压力管是垂直的，可采用有机物、气体、加压重水或沸腾轻水冷却；卧式时，压力管水平放置，不宜用沸腾轻水冷却。压力壳式重水堆只有立式，冷却剂与慢化剂相同，可以是加压重水或沸腾重水，燃料元件垂直放置，与压水堆或沸水堆类似。

　　在这些不同类型的重水堆中，加拿大发展起来的以天然铀为核燃料、重水慢化、加压重水冷却的卧式压力管式重水堆现在已经成熟。1962年，加拿大第一座两万多千瓦电功率的小型重水动力堆建成。1966年，第一座20万千瓦电功率的示范的道格拉斯角核电站启动。

　　由于重水堆比轻水堆更能充分利用天然铀资源，又不需要依赖浓缩铀厂和后处理厂，所以印度、巴基斯坦、阿根廷、罗马尼亚等国家已先后引进加拿大的重水堆。我国的秦山核电站第三期工程也从加拿大引进了两个重水堆核电机组，反映加拿大的这种重水堆技术已经相当成熟。核工业界人士认为，如果铀资源的价格上涨，重水堆在核动力市场上的竞争地位将会得到加强。