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第4章 压水堆的放射性 4.1 压水堆放射性物质的来源 4.1 压水堆放射性物质的来源 4.1 压水堆放射性物质的来源 4.1 压水堆放射性物质的来源 4.1 压水堆放射性物质的来源 4.1 压水堆放射性物质的来源 4.1 压水堆放射性物质的来源 4.1 压水堆放射性物质的来源 4.1 压水堆放射性物质的来源 4.1 压水堆放射性物质的来源 4.1 压水堆放射性物质的来源 4.1 压水堆放射性物质的来源 4.2 水溶液中裂变产物 4.2 水溶液中裂变产物 4.2 水溶液中裂变产物 * * * 海军工程大学核能科学与工程系 海军工程大学核能科学与工程系 冷却剂及其中杂质和添加物的活化 燃料元件中裂变产物的释放 结构材料和腐蚀产物的活化 海军工程大学核能科学与工程系 4.1.1 冷却剂及其中杂质和添加物的活化 冷却剂自身的核反应 16O(n，p)16N； 16O(p，α)13N；17O(n，p)17N； 18O(n，γ)19O；18O(p，n)18F； 2H(n，γ)3H 海军工程大学核能科学与工程系 4.1.1 冷却剂及其中杂质和添加物的活化 添加剂的核反应 可溶性中子吸收剂的核反应：10B(n，2α)3H pH调节剂的核反应：6Li(n，α)3H 杂质的活化 随补水或首次充满反应堆的水带入的杂质的活化。 海军工程大学核能科学与工程系 4.1.2 燃料元件中裂变产物的释放 1.裂变产物在氧化物燃料中的状态 裂变产物的存在状态及其挥发性决定了其从燃料中释放的速率。一般说来： 具有最大挥发性而又不和任何元素化合的惰性气体的释放速度最大； 碱金属和卤素由于氧化物不稳定且元素态的蒸气压较高，故具有较高的释放速率； 其它的元素的释放速率取决于其元素态或氧化态挥发性以及形成氧化物的自由能的大小。 海军工程大学核能科学与工程系 4.1.2 燃料元件中裂变产物的释放 2.裂变产物从燃料中逸出 （1）裂变反冲 自身释放：靠近燃料表面的反冲核藉助本身的反冲能量脱离燃料基体。 击穿释放：燃料深处的反冲核使晶体破坏，将晶格中残存的挥发性裂变产物带出。 海军工程大学核能科学与工程系 4.1.2 燃料元件中裂变产物的释放 2.裂变产物从燃料中逸出 （2）扩散 800℃以上时，扩散是裂变核释放的主导因素。稳定、长寿命的裂变产物主要通过扩散从燃料中逸出。 缺陷阱迁移模型：裂变产物进入燃料缺陷（原有的或反冲核造成的）或烧结时生成的密闭孔中，这些缺陷或孔称为捕阱，进入捕阱的裂变气体可以从这些捕阱中逸出。 海军工程大学核能科学与工程系 4.1.2 燃料元件中裂变产物的释放 2.裂变产物从燃料中逸出 短半衰期核素可能在到达燃料表面之前就已经衰变成了其它元素。半衰期约短，逸出率越小。但由于短半衰期核素所站的放射性份额较大，因此估算期逸出率具有重要意义。 实验证明：扩散系数相同的挥发性核素的逸出率与衰变常数的平方根成反比。 （3）短半衰期核素的逸出 海军工程大学核能科学与工程系 4.1.2 燃料元件中裂变产物的释放 3.裂变产物从燃料包壳缺陷的释放 Nf、NL——燃料和冷却剂中的核素数目； λ——衰变常数； Kd——核素在冷却剂中的减少率（核素在离子交换剂上的吸附、设备表面的沉积或泄漏等引起的减少）； r——逃逸率系数，定义为单位时间内裂片核由燃料包壳缺陷中释放出来的份额，单位为1/s。 海军工程大学核能科学与工程系 4.1.2 燃料元件中裂变产物的释放 3.裂变产物从燃料包壳缺陷的释放 影响裂变产物释放的因素主要有两个方面： （1）元件破损数量和元件破损程度。 元件破损数量越多和破损程度越严重，裂变产物释放越厉害。 （2）堆功率，即与燃料温度有关。 温度引起裂变产物的扩散速度。在温度变化过程中，穿过包壳缺陷进入的水分又夹带裂变产物返回冷却剂中。 海军工程大学核能科学与工程系 4.1.3 结构材料和腐蚀产物的活化 1.腐蚀产物的活化 由腐蚀产生的产物被活化后转移到冷却剂中而导致冷却剂放射性增加。 94Zr(n,γ)95Zr 65天 95Zr 54Fe(n，p)54Mn 314天 54Mn 58Fe(n,γ)59Fe 45天 59Fe 58Ni(n，p)58Co 71天 58Co 50Cr(n,γ)51Cr 27.8天 51Cr 59Co(n,γ)60Co 5.28年 60Co 生成反应 半衰期 核素 生成反应 半衰期 核素 海军工程大学核能科学与工程系 4.1.3 结构材料和腐蚀产物的活化 2.沉积物的活化 由沉积物活化产生的放射性与沉积物增长速度成正比。而影响核素和腐蚀产物沉积