衰變熱
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衰變熱(Decay Heat)是放射性衰變中熱量的釋放。這種熱是由於輻射對材料的影響而產生的，如α、β、γ射線的能量轉換成原子的熱運動。 衰變熱是由於在地球初形成中，原始存在的長壽命放射性同位素的衰變所自然產生的。
在核反應堆工程中，核反應堆關閉（參見緊急停機與鏈式反應）和停止發電後，仍會繼續產生衰變熱。核反應堆關閉後，核分裂過程中產生的短壽命放射性同位素（如碘-131），仍會以高功率繼續衰變一段時間[1]。在剛關閉的核反應堆中，熱的主要來源是在核分裂過程中，核分裂產物所產生的新的放射性元素的β衰變[1]。
在反應堆關閉的那一刻，有着長時間和穩定的功率歷史的反應堆中的放射性原料的衰變熱仍會保持約原來6.5%的功率。一小時後，仍會保持1.5%的功率，一日後，約0.4%，一周後，約0.2%[2]。基於放射性同位素會長時間存在於核廢料當中，它們會在核廢料中進行衰變，已消耗的燃料棒繼續產生衰變熱，至少1年，一般則10-20年，在進一步處理前，它們會被存放在乏燃料池。但是，這段時間產生的熱量，仍然只是停機後第一周產生的熱量的一小部分（少於10%）。
如果冷卻系統沒有正常運作以移除剛關閉和故障反應堆的衰變熱，衰變熱可能會使反應堆堆芯在數小時或數天內達到一個不安全的溫度，取決於堆芯類型。極端的溫度可引至輕微的燃料損毀(在氣冷式反應堆中，如少數燃料（0.1-0.5%）故障或輕水堆的堆芯損毀（如堆芯熔毀）。化學物質從損毀的堆芯釋出，可能會導致蒸汽或氫氣爆炸，進一步損毀堆芯。[3][4]
自然產生
[編輯]自然產生的衰變熱是地球內部的重要熱原。鈾，釷，鉀等的放射性同位素是衰變熱的主要來源，放射性衰變也是地熱能的重要來源。
衰變熱在天體物理學的現象中有相當的重要性。如Ia超新星的光變曲線被廣泛地認為是由鎳和鈷等衰變為鐵的放射性產物提供能量。
乏燃料
[編輯]一年後，典型的乏燃料產生約10千瓦/噸的衰變熱，10年後降至約1千瓦/噸。因此，乏燃料需要多年有效的，主動和被動冷卻。
相關條目
[編輯]參考來源
[編輯]- ^ 1.0 1.1 Ragheb, Magdi. Decay heat generation in fission reactors (PDF). University of Illinois at Urbana-Champaign. 15 Oct 2014 [24 March 2018]. （原始內容 (PDF)存檔於2022-01-19）.
- ^ Spent Fuel (PDF). Argonne National Laboratory. April 2011 [26 January 2013]. （原始內容 (PDF)存檔於4 March 2016）.
- ^ IAEA TECDOC 978: Fuel performance and fission product behaviour in gas cooled reactors (PDF). International Atomic Energy Agency. 1997 [2019-11-25]. （原始內容 (PDF)存檔於2022-01-30）.
- ^ Lamarsh, John R.; Baratta, Anthony J. Introduction to Nuclear Engineering 3rd. Prentice-Hall. 2001. Section 8.2. ISBN 0-201-82498-1.