重水，是一种核子构成和轻水进入不同的“水”，标准的重水是2个氘原子（氢的同位素，一个质子一个中子，也叫重氢）和一个标准的氧原子构成。由于重水的氢原子中含有1个中子，使得重水作为中子减速剂时并不会吸收中子，使得核反应更加平稳，同时也有更多几率形成其他的衍生物，如钚239，或者通过辐射钴59形成钴60等。因此，重水作为中子减速剂的作用发现后，各国立即对重水进行了深入研究。
最早提出利用重水作为减速剂的国家是德国，但是德国人的计划并不保密，导致他们在挪威的重水工厂被炸，同时德国在这方面上的投资也远不如曼哈顿工程，因此德国到战败为止也没能搞出足够的钚，仅获得了少量浓缩铀。而美国则发现石墨更适合作为减速剂，所以发明了石墨风冷反应堆，并成功制造了足够的钚用于长崎原子弹。不过，由于重水的性质，它作为核反应堆的减速剂仍然非常有效，这就要提到本文的主角——加拿大重水反应堆，字母缩写为CANDU。
CANDU独有的水平堆芯和冷却管布局
CANDU6 的结构，中国秦山三期即是这一款
加拿大重水反应堆历史可以追溯到上世纪五六十年代。1958年，加拿大第一台商业发电的重水反应堆ROLPHTONNPD开始建设，1962年并网发电，热功率92兆瓦，发电功率25兆瓦。这台反应堆开创了CANDU的基本模式：堆芯和冷却管道水平布置（其他反应堆都是垂直吊装堆芯），冷却不用水池，而用的是和堆芯紧密连接的重水管道（这点只有苏联RBMK反应堆类似，冷却水通过管道流经石墨堆并冷却），对浓缩铀要求低，甚至可以只用天然铀，同时它还可以生产武器用的钚239和其他核物质，还可以不停堆更换核燃料，后两点和苏联的RBMK都是非常相似的，当然和他们的冷却剂——重水和石墨对中子极低的吸收性是有很大关系的。
除了堆芯是水平安置外，控制棒，热交换器和传统的压水堆大致一样
当然，让CANDU大幅出名的正是因为他的乏燃料具备提炼钚239并制造核武的能力。
印度人很早就有发展核武器的野心，早在印度独立前的1944年就开始构思核武器了。不过由于印度革命后，印度1948年转向“和平建设”，核开发一度停止；后来也经过多次波折，且因为1968年核不扩散条约规定“1967年1月1日以前为合法持有核武器国家”，印度发展计划滞后于1967年（1969年才有反应堆发电成功），因此印度人一度犹豫发展核武器。但是1971年，在第三次印巴战争后，印度人觉察到没有核武器无法保家卫国，于是决定发展核武器。印度人考虑再三，为了追求尽快引爆核武器展示自己的地位，因此决定和美苏第一次核试验一样采用钚239作为核心，因为钚239只需要6千克就足够引发核爆炸，而且钚239的化学分离难度低于铀浓缩。
更重要的是，印度人早就获取了钚239的生产能力。早在1954年，印度就从美国和加拿大以“和平研究核能”为名义引进了CIRUS重水堆（原理和CANDU完全一致，加拿大负责堆芯，美国出口重水），1960投入使用，年产约10千克钚239；1961年开始建设钚分离设施，1964完工投产，可以一年处理20吨核燃料；但是在这个阶段，爆发了1962年中印战争，印度战败，而英美拒绝与印度合作，印度便投向苏联请求帮助，但由于苏联正忙于应对古巴导弹危机的后续影响，因此没空搭理尼赫鲁。尽管如此，1969年苏联仍然让印度人参观了苏联的快堆设计。与此同时，在1960年代的印度核反应堆建设大潮中，印度人已经获得了加拿大发电用CANDU的技术。虽然印度将它称之为“水平压力管反应堆”，但是除了CANDU外没有任何相同设计，因此它也算是CANDU的一种变形（之所以不命名CANDU，很可能是加拿大受制于美国压力，不敢公开出售有核扩散风险的重水堆给当时尚是苏联盟友的印度，因此只出口了技术）。该堆1965年开始建设，1972年试运行，1973商业发电。
在经历了连续的波折之后，印度终于在1972年坚定决心开发核武器。凭借着早就建成的乏燃料再处理设施，他们把之前攒的钚239都拿出来，制造了一个核弹基本模型，并命名为“笑佛行动”，在1974年5月18日释迦牟尼佛诞辰日引爆。这枚炸弹用了之前CIRUS反应堆攒下的6千克钚239，整体约1.5吨，埋在107米下的地下，成功引爆。印度公开的数据约是1.2万吨，不过这可能是为了“和中国较劲”（因为中国1964年的第一次核爆威力也差不多是1.2万吨），20年后印度人承认这次仅有8000吨，但无论如何已经是一枚成功的核弹头。
在此之后，由于CANDU和CRIUS有很多的相似点，这种反应堆的销售开始受到管制。不过，鉴于CANDU有很强的辐射嬗变能力，引进一台CANDU不但能减少昂贵的浓缩铀使用量（只需要天然铀就可以），而且可以改装作为燃烧其他压水堆乏燃料，或者生产同位素辐射器械的反应堆，因此仍然很多国家热衷购买这个类型反应堆。在上世纪八十年代以前，加拿大成功把它推销到了罗马尼亚，韩国，阿根廷和巴基斯坦，但苏联解体后，除了中国在秦山三期引进两台该反应堆外，就没有新的国家进入CANDU的使用名单了。
CANDU在中国的发展也是非常受到欢迎的，因为他有很强的嬗变能力，国内在2018年9月，首次利用该堆量产百万居里的钴60放射源，并出口海外，打破了国内辐射元器件依赖进口的局面，未来，随着进一步研究深入，国内势必将在重水反应堆上取得更多优秀成果。
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