原型堆是指在建造一座新型核反應堆之前，先建造一座性能和尺寸一樣或相近的試驗性反應堆，目的是驗證設計，考驗系統設備，暴露問題和摸清反應堆性能。
發展歷程
原型堆的發展經歷了三個階段：實驗堆、原型堆和商業堆。在新堆型的研發過程中，有些實驗離開反應堆無法進行，或雖然可以進行但難以取得滿意的結果。建立一座原型堆，在堆上進行一些重要的實驗，獲得準確的結果，為技術研發提供支持。可以作為開發核電技術的手段，進行一些重要的實驗。對于一種新型核反應堆，由于新堆所采用的部分重要系統、關鍵設備在技術上尚不夠成熟，早期不足以使投資商對該電站的安全性、經濟性建立信心。建造一座原型堆，通過建造和運行來驗證、示范，并進行必要的改進，使得設計采用的所有技術完善，從而使投資商建立信心。自50年至60年代初蘇聯、美國等建造的第一批核電站，如美國的希平港（Shippingport）核電站、法國的舒茲(Chooz)核電站、德國的奧珀利海母(Obrigheim)等核電站，主要目的是為了通過試驗示范來驗證各核電技術在工程實施上的可行性，都屬于原型堆核電廠。
主要類型
壓水堆
1957年底，美國首先將核潛艇壓水堆和常規蒸汽發電技術結合，建成了世界上第一座希平港原型壓水堆核電廠。1957年12月2日希平港核電廠開始運行，熱功率230 MW，電功率60 MW。希平港（Shippingport）壓水堆（pressurized-H?O reactor, PWR）是壓水堆原型堆。1991年中國建成第一座壓水堆原型核電廠——-秦山核電站。秦山核電廠采用了當時國際上成熟的壓水型反應堆技術，建設單臺300MW發電機組。1983年6月1日秦山核電廠破土動工，1991年12月15日首次實現并網發電，機組在測試運行兩年之后，正式投入商業運營。
沸水堆
沸水堆（沸騰 Water Reactor）字面上來看就是采用沸騰的水來冷卻核燃料的一種反應堆，其工作原理為:冷卻水從反應堆底部流進堆芯，對燃料棒進行冷卻，帶走裂變產生的熱能，冷卻水溫度升高并逐漸氣化，最終形成蒸汽和水的混合物，經過汽水分離器和蒸汽干燥器，利用分離出的蒸汽推動汽輪進行發電。
重水堆
1962年，加拿大在安大略省羅爾佛頓(Rolphton)建成20MW天然鈾重水堆原型堆NPD。
氣冷堆
1956年，英國建成卡德豪爾(Calder Hall A)石墨氣冷堆原型堆核電站，是世界上第一個投入商業運營的核反應堆，有4個鎂諾克斯反應堆，每堆電功率為60MW，1973年降為50MW（有說法后來提高到200MW）。卡德豪爾石墨氣冷堆早期主要用來生產武器級钚，其次才是發電，1964年之后是主要用作商業燃料循環。1995年4月停止生產武器級钚。2003年電站關閉。1963年在英國還建造了溫茨凱爾先進氣冷堆（WAGR）原型堆，電功率為32MW。1956年法國建成天然鈾石墨氣冷堆（UNGG）原型堆，熱功率40MW，并配有一小型能量回收裝置。1968年UNGG反應堆停運。1971年德國開始建造高溫釷堆原型核電站THTR-300，電功率300MW，燃料元件為球狀燃料，1983年9月首次達到臨界，在啟動運行中遇到許多困難，1985年11月并網發電，1989年9月停堆。1979年美國建成圣符倫堡（Fort. St. Vrain）核電原型堆，因經濟性低等因素于1989年（是停堆還是關閉？）。
快堆
1964年蘇聯開始建造BN-350原型快堆，1973年并網發電，1992年停閉。BN-350是一座鈉冷快堆，電功率為150MWe。BN-350不僅用來發電，還用來生產钚，凈化海水以供城市用水。1974年英國建成PFR原型快堆，電功率為250MWe，1994年（是停堆還是關閉？）。1976年法國建成Phenix原型快堆，Phenix是一座池式液態金屬快增殖堆，總電功率為264MWe，凈電功率為233MWe。1980年前蘇聯在BN-350的基礎上建成BN-600原型快堆，總電功率600MW。至今仍在運行。1983年日本批準并開始建造快增殖原型堆“文殊菩薩”，該堆于1994年4月首次達到臨界。1995年 12月，由于二回路主冷卻系統溫度計外殼的設計錯誤等原因造成外殼破裂，致使約700kg鈉發生泄漏。然而，由于當時的動力堆核燃料開發事業團（PNC）做出了隱藏事故現場錄像帶等不當行為，導致當地居民及國民的不安全感與不信任感，并停堆了反應堆，2010年5月重新啟動。
小型堆
韓國正在建造SMART（System-integrated Modular Advanced Reactor）原型堆，將于2012年竣工，設計壽命是60年，換料周期為3年。SMART的設計目的是建造一座可用于海水淡化兼作發電的、堆芯熱功率330MW的反應堆及海水淡化應用系統。這種堆型具有一體化的蒸汽發生器和先進的安全特性，可用于發電（可達到100MWe）和供熱。2014年2月10日，阿根廷自主研發設計的小型模塊化反應堆CAREM的原型堆－CAREM-25開始澆筑第一罐混凝土。
參考資料 >
我國第一艘核潛艇誕生始末.網易.2024-11-03
壓水堆核電站.無憂文檔.2024-11-03
淺談沸水堆與壓水堆.個人圖書館.2024-11-03