153.1971年：加拿大重水铀反应堆（CANDU）

　　坐落于加拿大安大略省皮克林市安大略湖旁的核电站。安大略省20%的电力都由这座核电站提供。

　　电网（1878年），铀浓缩（1945年），“三位一体”核弹（1945年），轻水反应堆（1946年），常春藤麦克氢弹（1952年）

　　20世纪60年代在美国和其他国家投入使用的轻水反应堆存在许多问题。第一，为了使反应堆可以运行，需要进行铀—235的浓缩，使其浓度从天然铀中的0.7%提高到3%；第二，添加燃料时需要关闭反应堆，因为此时需要减压和开启压力容器。

　　如果工程师避免或消除了铀浓缩的过程将会怎么样呢？由于铀浓缩是一个既复杂又成本高昂的过程，避免这一过程将节省大量金钱。如果一个反应堆的设计可以避免其在添加燃料时关闭将会怎么样呢？这会提高反应堆的总工作时间—―提高发电量，创造更多的经济效益。这是工程师在设计加拿大重水铀反应堆（Canada Deuterium Uranium, CANDU）时考虑的两个核心问题。另一个实际因素是，加拿大的工业实力不足以生产轻水反应堆所需要的大型压力容器。

　　1971年，加拿大安大略省的皮克林核能发电站（Pickering Nuclear Generating Station）首次引进了CANDU堆。CANDU堆的一个设计要点是使用重水。我们日常饮用的水几乎都是轻水，由两个氢原子和一个氧原子组成，在重水中，这两个氢原子被两个氘原子 所取代。氢原子（也被称为氕原子）中含有一个质子和一个电子，而氘原子中则含有一个质子、一个中子和一个电子。尽管重水在自然界中很稀有，但可以从普通的水中提取，也可通过化学反应制备。这使得重水的成本很高，但还没有浓缩铀的成本那么高，也不像浓缩铀那么危险—―重水可不会被做成核弹。

　　合理的设计和重水的使用，使反应堆燃烧天然铀变成了可能。重水减速中子但并不捕获它们，因此天然铀中低浓度的铀—235就可以用来发电，并且发电效率比轻水反应堆高（单位功率消耗的铀更少）。

　　加拿大重水铀反应堆代表了一次以更安全、更廉价的运行为目的工程学革新。■ 工程学之书