重水反应堆是以氧化氘（重水）作为慢化剂的热中子核反应堆，可使用天然铀燃料且铀资源利用率较高，其乏燃料中铀-235含量降至0.13%后无需后处理。该类反应堆由堆芯、冷却系统、慢化系统等构成，冷却剂可为重水、普通水或二氧化碳，主要应用于生产堆、动力堆及研究堆领域 。加拿大坎杜堆为典型商用重水堆，采用天然铀燃料和水平压力管结构设计，具备不停堆换料能力 。
1942年美国建成首座自持链式反应装置。1958年6月我国第一座实验性重水反应堆首次达临界，同年9月正式移交生产，后续通过"换心"技术改进于1985年获国家科技进步奖一等奖 。中国秦山三期核电站为国内首个商用重水堆基地，实现钴-60批量化生产及碳-14供应国产化，通过靶件中子辐照技术生产同位素 。中核集团研发的重水堆气态重水在线监测系统取得技术突破，达到国内领先水平，与国际先进水平接轨 。
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