
【化】 decay heat
decline; wane
【医】 calescence
衰变热(Decay Heat),英文术语为Decay Heat,指放射性核素在衰变过程中释放出的热能。这种热量并非来自核裂变链式反应,而是源于裂变产物或活化材料衰变时释放的能量。以下是其核心含义及特性的专业解析:
放射性原子核(如铀-235裂变后的产物)自发衰变时,会释放α粒子、β粒子或γ射线。这些粒子/射线与周围物质相互作用,将动能转化为热能。衰变热的大小取决于:
持续性与衰减规律
衰变热无法人为关闭,其功率衰减符合放射性衰变定律。典型衰减公式为:
$$ P(t) = P_0 cdot left( a cdot t^{-b} right) $$
其中 ( P_0 ) 为停堆时功率,( t ) 为停堆时间,( a, b ) 为经验常数(与燃料类型相关)。
工程安全意义
核反应堆停堆后,衰变热仍需持续冷却,否则可能导致燃料过热甚至熔毁(如福岛核事故的主因之一)。现代核电站设计需满足72小时非能动冷却 能力以应对此风险。
《核电厂安全设计导则》(SSG-30)明确要求衰变热移除系统必须满足单一故障准则。
技术文件《Decay Heat Power in Nuclear Reactors》提供了标准计算方法(ANSI/ANS-5.1-2005)。
Todreas, N.E. 与 Kazimi, M.S. 所著《核系统热工水力学》系统论述了衰变热在反应堆安全分析中的模型。
术语背景:
"衰变热"是核工程安全领域的核心概念,其汉英术语对应严谨。中文强调"衰变"的能量释放本质(衰变),英文"decay heat"直指衰变过程(decay)与热能形式(heat),两者均准确传递了物理内涵。
衰变热是核反应堆停止运行后,由放射性物质的衰变过程持续释放的热量。以下是详细解释:
衰变热来源于核裂变产物(如铀、钚等核燃料的碎片)和中子俘获产物的放射性衰变。即使反应堆关闭,这些放射性同位素仍会通过释放β粒子、γ射线等电磁辐射,将部分能量转化为热量。
若冷却系统失效(如福岛核事故),衰变热会导致堆芯温度急剧上升,引发氢气爆炸或堆芯熔融。因此,核电站需设计多重冷却系统,确保停堆后持续带走衰变热。
衰变热功率随时间变化的简化模型: $$ P(t) = P_0 cdot left( 0.066 cdot t^{-0.2} right) $$ 其中,$P_0$为停堆前热功率,$t$为停堆时间(秒)。
如需更具体数据或事故案例,可参考来源网页。
【别人正在浏览】