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自然循环是一种非能动技术，其基本原理是利用密度差产生的驱动力驱动冷却剂流动。

当冷却剂在堆芯被加热后，对于某些冷却剂，由于热胀冷缩，其密度减小，此时位于反应堆上腔室的冷却剂并没有被加热，因而密度比较大，在密度差的作用下，产生自然循环驱动力，在驱动力作用下，堆芯冷却剂向上流动，携带堆芯产生的热量进入上腔室，然后通过换热器与二回路冷却剂进行热量交换，从换热器下端的出口流出汇入下腔室，形成一个循环。由于自然循环是在密度差产生的驱动力作用下形成，但是反应堆上下腔室冷却剂温差有限，因此密度差大小受限，从而导致自然循环能力受限。一般自然循环反应堆设计功率在300MWe以下，因此也被称为小型自然循环反应堆。

小型自然循环反应堆依靠冷却剂的自然循环冷却，一回路运行过程中不需要机械泵，可以避免由于机械泵带来的制造和运输等难题。而且整个反应堆系统结构简单，没有复杂的管道和阀门，可以有效降低反应堆的建造和运行成本。更重要的是，小型自然循环反应堆具有良好的非能动安全特性，可以显著提高反应堆的安全性。此外，由于取消了机械泵，小型自然循环反堆还有噪音低的特点。