CANDU炉
天然ウランは同位体の混合物で、主にウラン238であり、重量で0.72%の核分裂性ウラン235が含まれている。原子炉は時間の経過とともに安定した核分裂率を目指し、ここで核分裂によって放出された中性子は他の核分裂性原子(英語版)で同数の核分裂を引き起こす。このバランスは臨界と呼ばれる。これらの反応で放出される中性子はかなりエネルギーが高く、周囲の核分裂性物質と容易に反応し (「捕捉」され)ない。この率を改善させるために、それらのエネルギーを減速する必要があり、理想的には燃料原子自体と同じエネルギーにする。これらの中性子は燃料と熱平衡状態にあるため、熱中性子(thermal neutrons)と呼ばれる。
Uは中間エネルギー中性子に対して大きな親和性 (「共鳴」吸収) を持っているため、減速中に中性子とウランを分離するのに役立つが、約 1.5–2 MeV を超えるいくつかの高エネルギー中性子によってのみ容易に核分裂する。燃料のほとんどは通常 U であるため、ほとんどの原子炉設計は減速材によって分離された細い燃料棒に基づいており、中性子が再び燃料に入る前に減速材の中を移動できるようにする。より多くの中性子は連鎖反応を維持するために必要な量よりも放出され; ウラン238が余剰分だけを吸収すると、プルトニウムが生成され、ウラン235の消耗を補うのに役立つ。最終的にはUよりもさらに中性子吸収をする核分裂生成物の蓄積により反応が遅くなり、燃料補給が必要になる。
CANDUプラントの責任ある運用には、したがって周囲環境でのトリチウム監視をすること (および結果を公表すること) が含まれる。
一部のCANDU炉ではトリチウムが定期的に抽出される。カナダにあるCANDUプラントからの典型的な排出量は、国際放射線防護委員会 (ICRP) のガイドライン (例えば、カナダにおけるトリチウムの最大許容飲料水濃度は、7,000 Bq/Lであり、ICRPの公衆線量限度の1/10に相当する)に基づく国の規制限度の1%未満である。他のCANDUプラントからのトリチウム排出量も同様に低い。
一般に、原子力発電所からの放射性物質の放出については大きな論争があり、CANDUプラントの場合、主な懸念事項の1つはトリチウムである。2007年にグリーンピースはイアン・フェアリーによるカナダの原子力発電所からのトリチウム放出の批判を公表した。この報告はリチャード・オズボーンによって批判された。
ガスは備蓄され、さまざまな商用製品、とりわけ「無電力」の照明システム(例えばルミノックス)や医療機器に使用されている。1985年当時のオンタリオ・ハイドロはトリチウムを米国に販売する計画のせいでオンタリオ州で物議をかもした。この計画は(法律により)、それは非軍事用途への販売のみを含んでいたが、しかし一部の人は輸出が合衆国核兵器計画用アメリカ産トリチウムを解放される可能性を推測した。将来の需要は特に、ITERのような次世代の実験的核融合炉の要求により、生産を上回りそうである。1.5 - 2.1キログラム (3.3 - 4.6 lb)の間のトリチウムはダーリントン分離施設で2003年までに毎年回収され、そのうちの少量が売却された。
1998年インドでのシャクティ作戦の一連の実験には、インドが公式に水素爆弾であると主張している約45 TNT換算キロトン (190 TJ)の爆弾が1つ含まれていた。BARC公表の重水 – 特性、生産、分析 における率直なコメントは、商業運転中のCANDUおよびPHWR炉の重水からトリチウムが抽出されたことを示唆しているようである。ジェーンズ・インテリジェンス・レビュー はインド原子力委員会の委員長がトリチウム抽出プラントを認めたが、その用途についてコメントすることを拒否したことを引用している。インドはまた原子炉内でリチウム6を放射線照射することにより、より効率的にトリチウムを生成することができる。
従来の軽水炉 (LWR) の設計では、核分裂性炉心全体が大きな圧力容器に置かれる。クーラントのユニットで取り除ける熱量は温度の関数である; コアを加圧することにより、水は沸騰する前にはるかに高い温度に加熱できるため、これにより、より多くの熱を除去し炉心をより小さく効率的にすることができる。
要求されたサイズの圧力容器を建造することは重要な課題であり、そしてCANDUの設計の時、カナダの重工業は要求されたサイズの原子炉圧力容器を鋳造および機械加工するのに必要な経験と能力が欠けていた。より大きな原子炉炉心を必要とする天然ウラン燃料の核分裂密度が低いことにより、この問題は増幅される。この問題はとても大きかった: もともとNPDでの使用を意図していた比較的小さな圧力容器でさえ、 建設途中の再設計の前は国内で製造することができず代わりにスコットランドで製造する必要があった。商用重水減速発電炉における要求されたサイズの圧力容器の製造に必要な技術の国内開発は非常にありそうにないと考えられていた。
CANDUでは直径約10 cmの燃料束が多数の小さな金属管で構成される。 束は純粋に減速材として機能する追加の重水を含むより大きな容器内の圧力管に含まれる。カランドリアとして知られるこの大きな容器は、加圧されておらず、はるかに低い温度のままであるため、製造がはるかに簡単である。圧力管からの熱が周囲の減速材に漏れるのを防ぐために、各圧力管はカランドリア管に封入されている。2本のチューブの隙間にある二酸化炭素ガスは断熱材として振る舞う。減速材タンクは追加の安全機能を提供する大きなヒートシンクとしても振る舞う。