燃耗

核燃料的燃耗有三種表示方法:①裂變百分數(shù),即已發(fā)生裂變的核燃料核數(shù)占原始核燃料核數(shù)的百分數(shù)；②貧化百分數(shù)，即已發(fā)生核反應(yīng)（通常是裂變反應(yīng)和俘獲反應(yīng)）的核燃料核數(shù)占原始核燃料核數(shù)的百分數(shù)；③單位重量原始核燃料所產(chǎn)生的能量(兆瓦·日/噸)。由于原始核燃料是各種重核素的混合物（如鈾235－鈾238－鈾234、鈾238－钚239－鈾235、鈾233－釷232等），通常以質(zhì)量數(shù)不小于 232的重核素的量作為原始核燃料的量。核燃料燃耗的測定采用破壞法或無損法。

燃耗破壞法

將乏燃料元件進行切割和化學(xué)方法處理，使它完全溶解。再對所得溶解樣品中的核燃料和裂變產(chǎn)物進行定量分析和同位素分析，便可計算燃耗。

① 采用測到的乏燃料中核燃料(質(zhì)量數(shù)不小于232的重核素)的核數(shù)及某一選定的裂變產(chǎn)物(該裂變產(chǎn)物稱為裂變產(chǎn)物監(jiān)測體)的核數(shù),便可按下式計算裂變百分數(shù)：式中P為裂變產(chǎn)物監(jiān)測體的核數(shù)；Y為該監(jiān)測體的裂變產(chǎn)額；Μ為乏燃料中核燃料的核數(shù)。

② 采用測到的同一核燃料樣品中可裂變核素在輻照前后數(shù)量的變化，可得貧化百分數(shù)。以鈾作核燃料為例，設(shè)鈾238變化甚微可以忽略不計,可按下式計算貧化百分數(shù)：式中235N0、235Nr分別為輻照前后同一樣品中鈾235的核數(shù)；N0為原始核燃料鈾元素的總核數(shù)。 　每噸重元素全部裂變放出的熱能為106兆瓦·日。所以每噸原始燃料所產(chǎn)生的能量等于裂變百分數(shù)×106 兆瓦·日。對于貧化百分數(shù)則要扣除對能量無貢獻的核反應(yīng)所消耗的核燃料,如對于鈾235，要扣除占總貧化份額約1/7的235U(n，γ)236U俘獲反應(yīng)所消耗的鈾235,余下的起核裂變反應(yīng)的只有約0.86；所以每噸原始燃料所產(chǎn)生的能量等于貧化百分數(shù)×8.6×105兆瓦·日。

破壞法測定燃耗常采用的方法有：共沉淀、溶劑萃取、離子交換、蒸餾等化學(xué)分離方法，射線的絕對測量和能譜測量,質(zhì)譜、分光光度、X射線熒光等物理和物理化學(xué)分析方法。

燃耗無損法

不破壞核燃料元件就進行燃耗測定，可以快速地測量大量樣品和燃料元件中燃耗的分布情況。

采用的方法有：測定易裂變核素或所選定的裂變產(chǎn)物的γ放射性，測定易裂變核素的自發(fā)裂變中子，在中子激活下測定易裂變核素裂變時的瞬發(fā)中子和緩發(fā)中子，測定輻照核燃料元件的β、γ放射性產(chǎn)生的熱量等。

無損分析測定的誤差較大，但隨著探測技術(shù)的發(fā)展，其測量精度正在不斷提高。

燃耗意義

測定核燃料的燃耗，在核動力的工業(yè)應(yīng)用和核燃料的轉(zhuǎn)換方面都具有重要意義。由于核燃料元件的制造費用昂貴，加深燃耗可以減少燃料元件的更換頻率，從而降低發(fā)電成本。實際測定燃耗深度有助于確定最佳的核燃料利用方案。對于轉(zhuǎn)換生成的核燃料（钚239、鈾233等）在運行過程中的積累量，燃耗值也是一項定量指標，因此它對核燃料的總循環(huán)平衡計算也是重要的依據(jù)之一。在生產(chǎn)堆中，燃耗深度是控制核武器用钚質(zhì)量的重要依據(jù)。測定燃耗值與核燃料中各種核素的數(shù)量、放射性和釋熱量的關(guān)系，對于核燃料后處理廠的設(shè)計和正常生產(chǎn)運行也很有意義。

核燃料燃耗的簡稱。對反應(yīng)堆中核燃料消耗的度量。燃耗越深，核燃料就利用得越充分。但由于核燃料元件在反應(yīng)堆運行過程中受到輻射和腐蝕損傷，核燃料裂變產(chǎn)生的、能強烈吸收中子的裂變產(chǎn)物（如氙135、釤149等）不斷積累等原因使鏈式反應(yīng)難于維持，燃耗不能無限地加深。當(dāng)燃耗達到一定限度時，就必須更換核燃料元件，以免元件破損并保證反應(yīng)堆維持正常的鏈式反應(yīng)。

連鑄坯熱送的主要作用是：

(1)利用連鑄坯物理顯熱能，節(jié)約能源消耗。連鑄坯熱送的節(jié)能效果與生產(chǎn)條件、板坯熱裝率和熱裝溫度有關(guān)。據(jù)資料報道，在500℃熱裝，可減少燃耗30%左右，在800℃熱裝，至少可降低燃耗50%。通常板坯裝爐溫度每升高100℃，可使燃耗減少(63～72)×10kJ/t，即熱裝溫度愈高，節(jié)能效果愈顯著。

(2)提高金屬收得率。在連鑄坯熱送工藝中，由于實現(xiàn)了無缺陷鑄坯的生產(chǎn)，取消了傳統(tǒng)工藝中的表面缺陷火焰清理，可使金屬收得率提高2%。其次，傳統(tǒng)工藝冷裝爐加熱產(chǎn)生的氧化鐵皮損失為1%，熱裝爐時降為0.5%～0.7%，加熱時間縮短也減少了氧化鐵皮的生成。

(3)縮短生產(chǎn)周期和生產(chǎn)工藝流程，縮減廠房面積。節(jié)約基建投資和生產(chǎn)費用，降低生產(chǎn)成本等。連鑄坯熱送將連鑄與軋鋼兩大工序相連接，實現(xiàn)了連續(xù)化生產(chǎn)，向短流程，高效率、節(jié)能、節(jié)省投資、減少環(huán)境污染方面跨進了一大步。實現(xiàn)連鑄坯熱送，要求連鑄與軋鋼工序同步作業(yè)，以保證整個系統(tǒng)均衡、不間斷的連續(xù)化生產(chǎn)。因此，必須確保熱送過程中物流、能流與信息流的暢通。實現(xiàn)連鑄坯熱送的關(guān)鍵技術(shù)為無缺陷鑄坯生產(chǎn)技術(shù)、高溫鑄坯生產(chǎn)技術(shù)、連鑄與連軋的合理銜接與柔性化生產(chǎn)技術(shù)和一體化生產(chǎn)管理系統(tǒng);同時，以改進工藝和設(shè)備可靠性的技術(shù)相配合 。

連鑄坯熱送的主要作用是：

(1)利用連鑄坯物理顯熱能，節(jié)約能源消耗。連鑄坯熱送的節(jié)能效果與生產(chǎn)條件、板坯熱裝率和熱裝溫度有關(guān)。據(jù)資料報道，在500℃熱裝，可減少燃耗30%左右，在800℃熱裝，至少可降低燃耗50%。通常板坯裝爐溫度每升高100℃，可使燃耗減少(63～72)×10kJ/t，即熱裝溫度愈高，節(jié)能效果愈顯著。

(2)提高金屬收得率。在連鑄坯熱送工藝中，由于實現(xiàn)了無缺陷鑄坯的生產(chǎn)，取消了傳統(tǒng)工藝中的表面缺陷火焰清理，可使金屬收得率提高2%。其次，傳統(tǒng)工藝冷裝爐加熱產(chǎn)生的氧化鐵皮損失為1%，熱裝爐時降為0.5%～0.7%，加熱時間縮短也減少了氧化鐵皮的生成。

(3)縮短生產(chǎn)周期和生產(chǎn)工藝流程，縮減廠房面積。節(jié)約基建投資和生產(chǎn)費用，降低生產(chǎn)成本等。連鑄坯熱送將連鑄與軋鋼兩大工序相連接，實現(xiàn)了連續(xù)化生產(chǎn)，向短流程，高效率、節(jié)能、節(jié)省投資、減少環(huán)境污染方面跨進了一大步。實現(xiàn)連鑄坯熱送，要求連鑄與軋鋼工序同步作業(yè)，以保證整個系統(tǒng)均衡、不間斷的連續(xù)化生產(chǎn)。因此，必須確保熱送過程中物流、能流與信息流的暢通。實現(xiàn)連鑄坯熱送的關(guān)鍵技術(shù)為無缺陷鑄坯生產(chǎn)技術(shù)、高溫鑄坯生產(chǎn)技術(shù)、連鑄與連軋的合理銜接與柔性化生產(chǎn)技術(shù)和一體化生產(chǎn)管理系統(tǒng);同時，以改進工藝和設(shè)備可靠性的技術(shù)相配合。