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衰變熱
鎖定
- 中文名
- 衰變熱
- 外文名
- decay heat
- 領 域
- 核能利用
衰變熱原理
衰變熱是指放射性核素衰變時所產生的熱。其量用放出粒子的能量,單位為eV(電子伏)或MeV(兆電子伏)表示。例如1個核素鈾-238發射α粒子,產生能量為4.18 MeV,相當於6.697×10-13J。
當所有的控制棒完全插入抑制核反應的時候,核反應被關閉,裂變反應基本上被終止,熱量水平以最快的速度下降,幾乎降低到原有水平的7%。能量水平不是降低到零,因為裂變產生的放射延遲會產生一些熱量。裂變產物除了熱量還有一些電磁輻射,如γ射線、β粒子和α粒子。衰變輻射也能釋放部分熱量,這種熱量被稱為衰變熱。只有當放射性同位素持續衰變,越來越多的放射性同位素處於穩定狀態並停止產生電磁輻射能,衰變熱才能徹底停止。
衰變熱危害
核電廠反應堆停堆後,功率在初期以很快的速度下降,而後以較慢的速度下降。雖然停堆後繼續釋放的功率只有穩態功率的百分之幾,但這些熱量如果不能及時地從堆芯輸出,就有可能燒燬堆芯。
福島核事故中,核電站失去電力供應,導致冷卻系統失靈,無法控制核燃料的衰變熱,幾小時內氫氣不斷聚集併發生爆炸,反應堆發生部分熔燬,導致放射性物質泄漏,給人類生存的環境及人體健康造成危害。
衰變熱影響因素
衰變熱的大小與核素本身( 如總質量、衰變能量、衰變常數) 、富集度、燃耗、比功率等因素有關。
燃耗對衰變熱的影響燃耗步的劃分在衰變熱包絡計算中至關重要,決定着衰變熱最大值的準確選取。核素衰變常數、衰變類型、積存量等因素均會對衰變熱產生影響,在不同的停堆時間,衰變熱主要貢獻核素是不同的,且各核素隨富集度的變化存在差異,這可能導致停堆後不同時間衰變熱隨富集度的增加呈現出交替增大、減小的趨勢。
衰變熱隨着比功率的增大而增大。在燃耗深度相同的情況下,比功率越小,反應堆等效滿功率運行時間越長,反應堆運行期間核素衰變的時間越長,在停堆以後,核素放出的熱量就越小; 反之,比功率越大,停堆之後核素放出的熱量越大。因此,反應堆停堆後的衰變熱隨着比功率的增大而增大。