术语表 · 核电
燃耗
单位初始重金属质量的核燃料释放的热能,通常以每吨重金属吉瓦日(GWd/tHM)表示。
燃耗衡量燃料被利用的程度。它把燃料消耗和能量输出联系起来,决定燃料循环成本和乏燃料数量。
燃耗 (GWd/tHM) = 热功率 (GW) × 在堆天数 / 初始重金属质量 (t)
1 t 重金属完全裂变约释放 940–950 GWd,所以 50 GWd/t 的燃耗相当于约 5% 的重金属原子发生了裂变(FIMA)。
典型卸料燃耗:
- 1970 年代初期的轻水堆:20–30 GWd/t
- 现代 PWR 和 BWR:45–55 GWd/t,美国对单棒峰值燃耗限制在约 62 GWd/t
- CANDU 天然铀反应堆:约 7–8 GWd/t
- 高温气冷堆:80–100+ GWd/t;快堆超过 100 GWd/t
燃耗越高需要越高的浓缩度,经验上每 10 GWd/t 约需 1% 的 U-235,但每单位电量卸出的燃料组件更少。一座效率 33%、燃耗 50 GWd/t 的 1 GWe PWR,每年约消耗 22 t 燃料。限制因素来自包壳腐蚀、裂变气体释放和芯块肿胀;美国核电业界正在申请用耐事故燃料和 5% 以上浓缩度实现 75–80 GWd/t。