衰变热

在核反应堆技术中，衰变热——有时也简称为余热——用于描述核裂变反应结束后燃料元件中仍新产生的衰变热输出。由于中子通量。由于控制棒的回缩几乎停滞不前，停堆后几乎没有发生新的裂变反应。相反，陨变热的发生是因为现有的短寿命裂变产物发生放射性衰变。下游分解过程的热量输出也在正常、连续的反应器操作中不断发生；但是，对于发热，仅表示设备关闭时新产生的热量。这种衰变热也发生在乏燃料池、脚轮或储存设施中的乏燃料元件中。

俗话说，发热也被称为“余热”。 该术语具有误导性，因为它可能与储存在反应堆堆芯中的热量相混淆。

停堆后立即产生的热功率为反应堆先前热功率的 5% 至 10%，具体取决于反应堆类型、运行时间和使用的核燃料。 在诸如 EPR 等具有 1600 兆瓦 (MW) 电功率的大型反应堆中，约 4,000 兆瓦的热输出，关闭后一小时仍产生约 50 兆瓦的热输出，四天后产生 20 兆瓦的热输出。

根据指数函数，衰变链开始时放射性核素的剩余量随时间减少。 对于刚刚形成的核素，如果只考虑一级反应，时间进程是递增和递减指数函数的总和。中子俘获是二级核反应，但在存在中子吸收剂的情况下仅次于核燃料。 在反应器中的裂解产物混合物的情况下，许多具有广泛分布的时间常数的指数函数被叠加以形成一个过程，对于实际目的，可以近似为幂函数。 计算规则在标准 DIN 25463-1 和 DIN 25463-2 中指定。

Way 和 Wigner 详细介绍了推导过程。 简要的假设和近似值：

• 裂变产物的质量数 A L 和 A H固定在观察到的分布的最 大值处。
• 对于轻 (L) 和重 (H) 裂变产物，质子数 Z 的分布近似为高斯分布。
• 根据萨金特法则，确定动力学的 β发射体的寿命被设置为与母核和子核之间能量差的五次方成反比，而萨金特法则是计算使用 Bethe-Weizsäcker 公式。

对于单个初始裂变事件的产物的平均衰变功率，如果初始裂变事件发生在时间 t = 0，则衰变与 t − 1 , 2发生了，或者

P 1 ( t − t ′ ) ∝ ( t − t ′ ) − 1 , 2 。

在典型的燃料元件循环中以接近标称功率运行 11 个月后，由上述公式得出以下值（功率值和持续时间与典型大型反应堆的燃料含量有关）

未冷却的、用过的燃料元件在运行结束后从反应堆堆芯中排出后，将继续加热至熔点达数月之久。为了驱散它们的沉积热，这些燃料元件必须在每个核电站的充满水的冷却池中储存数年。冷却盆输出的热量被主动消散；在较新的工厂中，它经济地用于预热反应堆给水（分解罐给水预热器冷却回路）。