每個研究堆都有特殊用途，研究堆的設(shè)計和運行都有鮮明的特殊性和用途的導向性。因此，研究堆的設(shè)計和運行管理往往比常規(guī)的核動力反應(yīng)堆更復雜及多樣化，其臨界安全問題是研究堆的核心問題。總體上看，研究堆結(jié)構(gòu)比動力堆簡單，一般也運行在低溫度下。由于研究堆裝載較少的燃料，堆功率一般比較小，因此潛在的放射性裂變產(chǎn)物總量比核動力反應(yīng)堆少得多，一般研究堆發(fā)生堆芯嚴重損壞并造成放射性裂變產(chǎn)物大規(guī)模釋放的風險也比核動力反應(yīng)堆小。

研究堆數(shù)量很多，根據(jù)燃料形式、冷卻劑種類、中子能量分布形式、特殊的設(shè)計需要等因素，可分成各種不同的類型。

（1）研究堆的類型按中子通量的大小分為零功率堆、

（2）按中子產(chǎn)生的方式分為次臨界裝置、臨界裝置和脈沖堆。

（3）按漫化劑的不同分為重水堆、輕水堆、石墨堆等。

（4）按中子能譜分為熱中子堆和快中子堆。

（5）按燃料的形狀分為棒狀燃料堆、板狀燃料堆、圓形燃料元件堆、各種形狀的彌散體燃料堆和液體燃料堆。

（6）按堆的布置分為池式研究堆、罐式或殼式研究堆。

（7）按燃料的富集度分為高富集度鈾（HEU）堆和低富集度鈾（LEU）堆等。

（8）還可以按燃料的不同分為固體燃料堆、溶液堆和熔鹽堆等。

總之，研究堆的設(shè)計千姿百態(tài)，多種多樣。

核反應(yīng)堆是以鈾(或钚)作核燃料實現(xiàn)受控核裂變鏈式反應(yīng)的裝置。反應(yīng)堆的結(jié)構(gòu)、特性和運行的工況隨用途而異，按用途分大致可以分為研究堆、動力堆、生產(chǎn)堆和特殊用途堆等。

在60多年的核能科學與技術(shù)發(fā)展中，研究反應(yīng)堆起著重要的作用。按IAEA的統(tǒng)計，世界上在69個國家建造了約670座研究反應(yīng)堆（包括臨界和次臨界裝置），目前大約有240座裝置在55個國家運行，積累了13000堆年的運行經(jīng)驗。研究堆在核科學和技術(shù)的發(fā)展中起著中國要作用。此外，也在培訓、教育和許多研究計劃中作出了明顯的貢獻。在2012年之前的5年內(nèi)，有6個新的研究堆投入運行或達到臨界。有一些研究堆正在建造和計劃建造中，還有些項目正在立項中。

我國從1958年開始建造研究堆，于1958年6月建成了第一座研究堆。到目前為止，我國現(xiàn)有在役民用，研究性核反應(yīng)堆（包括臨界裝置和微堆）20座。

我國第一座研究性反應(yīng)堆是重水試驗堆，于1958年6月13日首次達到臨界，該堆安全運行近50年后于2007年7月18日最終停運，轉(zhuǎn)入安全關(guān)閉過渡期。建成50多年以來，開展了大量卓有成效的科研生產(chǎn)工作，產(chǎn)出了一大批有顯示度的科研成果，培育和輸送了一批又一批優(yōu)秀的人才，對于推進我國核科學技術(shù)和核工業(yè)的發(fā)展，特別是對原子彈、氫彈和核潛艇的技術(shù)攻關(guān)，起到了歷史性作用。

其后，在20世紀60~70年代建設(shè)了清華大學試驗屏蔽堆、492游泳池堆和125MW高通量工程試驗堆，并建立了快堆臨界裝置、鈾水臨界裝置。80年代末建成了5MW核供熱堆，2000年12月高溫氣冷堆（HTR-10）達到臨界。此外，還建造了幾座中子源微堆和兩座脈沖堆。2010年5月先進高通量研究堆（CARR）實現(xiàn)首次臨界，2012年3月1日達到滿功率。

研究堆重水型

重水堆可以使用天然鈾燃料，其熱中子通量分布均勻，單位功率熱中子通量較高，堆內(nèi)實驗空間大，燃料壽命長，但作為慢化劑的重水昂貴，需放在密封水罐內(nèi)，用高淳氦氣覆蓋水面，操作和檢修復雜。中國重水型研究堆是前蘇聯(lián)援建的，該堆于1958年6月在中國原子能院（當時叫原子能研究所）建成，是中國的第一座核反應(yīng)堆。

研究堆游泳池型

游泳池式輕水反應(yīng)堆是游泳池式、輕水慢化和冷卻、鈹和石墨作反射層的多用途試驗堆。在游泳池式輕水反應(yīng)堆中利用垂直和水平輻照孔道，可開展燃料元件、堆用材料、核測儀表堆內(nèi)輻照、試驗、考驗以及單晶硅、同位素輻照生產(chǎn)、黃玉輻照改色等工作。中國建造的游泳池式輕水研究堆有3座，分別在中國原子能科學研究院、北京昌平清華大學核能與新能源技術(shù)研究院和中國綿陽中國工程物理研究院等地。

研究堆高通量工程

高通量工程試驗堆是進行動力堆燃料元件和屏蔽材料輻照試驗等反應(yīng)堆工程研究的反應(yīng)堆，也可以用來生產(chǎn)放射性同位素。其熱中子通量和快中子通量高，比功率（單位質(zhì)量核燃料所具有的功率）高，燃料元件運行周期短。高通量工程試驗堆一般采用多片組型或多層套管型高富集鈾燃料元件，以水為慢化劑。

中國核動力研究設(shè)計院于1981年建成了高通量工程試驗堆（HFETR），在該反應(yīng)堆上進行了燃料組件輻照試驗，包括燃料芯件性能變化、燃料元件破損機理等，以及燃料包殼腐蝕、冷卻劑熱工條件和傳熱機理等試驗，并生產(chǎn)高比度放射性同位素和錒系元素。

研究堆脈沖堆

鈾-氫化鋯脈沖堆在科學研究方面具有廣泛的應(yīng)用價值，是一種具有固有安全特性的中子源輻照反應(yīng)堆。鈾-氫化鋯脈沖堆是一種小型均勻研究堆，采用氫化鋯與鈾均勻彌散混合作為固體燃料-慢化劑元件，采用輕水做冷卻劑，構(gòu)成一種池式反應(yīng)堆，簡稱TRIGA堆。由于它結(jié)構(gòu)簡單，安全性和經(jīng)濟性好，能獲得較強的功率脈沖和中子脈沖，因此在科學研究和應(yīng)用技術(shù)上獲得了較為廣泛的重視。

我國第一座鈾-氫化鋯脈沖堆于1990年由中國核動力研究設(shè)計院設(shè)計研制建成。第二座鈾-氫化鋯脈沖堆是西安脈沖堆，它是在第一座原型脈沖堆基礎(chǔ)上，根據(jù)用戶對脈沖堆的應(yīng)用要求進行設(shè)計建造的。該堆1996年1月18日在我國西北核技術(shù)研究所開工建造，1999年9月首次達到臨界，2001年1月，完成各項核調(diào)試工作后，已投入試運行及實驗應(yīng)用。西安脈沖堆穩(wěn)態(tài)額定功率2MW，最大脈沖峰功率4200MW。脈沖堆具有一堆多功能的獨特性能。

研究堆微型研究堆

微型研究堆是一種近年來發(fā)展起來的特小型中子源反應(yīng)堆，它安全可靠，結(jié)構(gòu)簡單，造價低，建設(shè)期短，易于操作和管理，可建在大城市的研究所、學校和醫(yī)院內(nèi)。

1984年，中國原子能科學研究院建成中國首座微型堆，其燃料元件為直徑4.3mm的細長燃料棒，芯體為90%富集鈾的鈾鋁合金，包殼為鋁合金。堆芯鈾棒按同心圓布置，裝有345根燃料棒，其鈾-235裝載量為1kg，僅比最小臨界質(zhì)量0.83kg稍大一點。該微堆以水為慢化劑和冷卻劑，堆芯懸掛于5.6m深、2.7m直徑的大水池中。

微型堆可用來進行中子活化分析及其他有關(guān)研究，還可以用來生產(chǎn)短壽命放射性同位素，以及治療腦膠質(zhì)瘤等疾病。

目前，深圳大學、山東地質(zhì)局和上海劑量中心各建有一座該類型的微型堆，并出口到巴基斯坦、伊朗、加納、敘利亞和尼日利亞等國。

研究堆先進研究堆

中國先進研究堆是由中國原子能科學研究院自主研發(fā)、設(shè)計和建造。反應(yīng)堆功率60MW，熱中子通量8Χ10¹⁴個/（cm²·s），在同類中子束流研究堆中主要技術(shù)指標居世界前列。CARR是一座高性能、多用途、安全可靠的研究堆，采用了許多新的設(shè)計理念和技術(shù)。該研究堆可開展核物理與核化學等基礎(chǔ)科學研究、中子散射研究、反應(yīng)堆材料及核燃料考驗、中子照射、中子活化分析等，并可生產(chǎn)放射性同位素和中子嬗變摻雜單晶硅。中國先進研究堆于2010年5月首次臨界，2012年3月1日成功實現(xiàn)滿功率運行。 2100433B

堆工所設(shè)有行政辦公室、黨工辦公室、科技辦公室、質(zhì)量管理辦公室、財務(wù)管理辦公室、反應(yīng)堆物理研究室、反應(yīng)堆熱工水力研究室、反應(yīng)堆材料腐蝕與防護研究室、反應(yīng)堆材料及輻照性能研究室、反應(yīng)堆材料輻照后檢驗研究室、反應(yīng)堆燃料元件研究室、微型堆研究室、101重水反應(yīng)堆研究運行室、49-2輕水反應(yīng)堆研究運行室、中國先進研究堆運行室、反應(yīng)堆工程設(shè)計部（含設(shè)計管理室、總體設(shè)計室、理論設(shè)計室、機械設(shè)計室和自控設(shè)計室）以及堆工所科學技術(shù)委員會和北京市雷克機電工程技術(shù)公司，中核集團的核臨界安全中心設(shè)在堆工所。

堆工所自行設(shè)計建成了輕水、重水、快中子、固態(tài)零功率堆和49-2游泳池式反應(yīng)堆，承擔過49-3高通量堆的設(shè)計和科研任務(wù)，對重水研究堆進行了大修改建，自行研制成了微型中子源反應(yīng)堆，為我國生產(chǎn)堆和核電廠的設(shè)計建造和運行完成了大量的科研工作。

作為一個多學科、綜合性的反應(yīng)堆工程研究設(shè)計基地，堆工所曾獲得過國家科技進步一等獎2項、二等獎2項、三等獎2項，全國科學大會獎25項，國家發(fā)明三等獎3項，部級科技獎勵350余項。為國家培養(yǎng)、輸送了大量高級核科技專業(yè)人才和管理干部。

堆工所是全國最早具有培養(yǎng)碩士和博士學位資格的單位之一，設(shè)有博士后流動站，有21名博士生導師。

堆工所現(xiàn)有大型研究堆2座，微型堆1座，零功率反應(yīng)堆6座；各種堆內(nèi)試驗回路和堆外綜合實驗臺架；大型熱室，各種核材料試驗、檢測裝置；完備和先進的反應(yīng)堆物理計算、反應(yīng)堆熱工水力分析計算、結(jié)構(gòu)力學計算以及核安全和事故分析程序。此外，正在建設(shè)的中國先進研究堆將配備中子散射和中子活化分析譜儀、堆內(nèi)考驗回路、多功能熱室群等，這將成為堆工所又一個新的、功能更為強大的綜合核科技研究平臺。

堆工所具有國家建設(shè)部頒發(fā)的關(guān)于從事反應(yīng)堆工程（含核電站反應(yīng)堆）主導工藝設(shè)計（甲級）資質(zhì)的工程設(shè)計證書，國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局頒發(fā)的《壓力容器設(shè)計單位批準書》及國家核安全局頒發(fā)的《中華人民共和國民用核承壓設(shè)備設(shè)計資格許可證》。

堆工所正在從事中國實驗快堆和中國先進研究堆的設(shè)計與建造、先進核能技術(shù)開發(fā)、反應(yīng)堆運行研究與同位素生產(chǎn)、涉外工程和民品開發(fā)等任務(wù)。堆工所擁有雄厚的技術(shù)力量和設(shè)備資源，具有良好的質(zhì)量管理基礎(chǔ)和健全的質(zhì)量管理體系。 2100433B

堆料機高架型橋式皮帶堆料機

如圖1所示，高架型橋式皮帶堆料機是將堆料皮帶機裝設(shè)在一個可以移動的橋架上，而這個橋架是橫跨料堆的。在它的堆料皮帶機上設(shè)有S型的卸料小車，與橋架的運動方向相反，使堆料機能在料堆的任何一點進行堆料。此類堆料機適用于梯形橫截面的料堆，也可以進行波浪形或水平層狀的料堆。

堆料機耙式堆料機

如圖2所示，耙式堆料機又名鏈式耙，是一種既能堆料又能取料的設(shè)備，主要用于側(cè)面堆料。有些鏈耙還能進行反轉(zhuǎn)，即堆料時的回轉(zhuǎn)方向與取料時相反，物料通過耙桿中的開孔送往下股鏈。耙式堆料機通過鏈式刮板中安裝的堆料皮帶和刮板聯(lián)合作業(yè)，大大的提高了堆料能力。

堆料機頂部堆料的天橋皮帶堆料機

如圖3所示，頂部堆料的天橋皮帶堆料機用于預(yù)均化堆廠設(shè)在廠房內(nèi)的情況，通過廠房的屋頂將堆場進料主皮帶機接到屋架上，與屋架上的天橋皮帶機相連接。該堆料機所采用的設(shè)備較簡單，只要在天橋皮帶機上裝一臺S型皮帶卸料車，就可以直接從天橋皮帶上進行堆料。但是它只能作人字形或圓錐形料，如要采用波浪形堆料，就會使堆料設(shè)備結(jié)構(gòu)復雜。它的另一個缺點是物料落差較大。因此，這種設(shè)備在水泥廠中較少采用。

堆料機回轉(zhuǎn)式懸臂皮帶堆料機

如圖4所示，回轉(zhuǎn)式懸臂皮帶堆料機是預(yù)均化堆場中采用最廣泛的側(cè)面堆料的堆料機。它主要由兩部分組成：一是連接在堆場進料主皮帶機上的S型皮帶卸料小車，其作用就是通過進料皮帶的S形轉(zhuǎn)折，將物料送到堆料皮帶機上；二是由此橫向伸到料堆上方的懸臂堆料皮帶機。懸臂堆料皮帶機可以是固定的，也可以是繞著中心軸轉(zhuǎn)動的回轉(zhuǎn)式懸臂皮帶堆料機，其回轉(zhuǎn)運動是通過電動機帶動，能進行360回轉(zhuǎn)。