高考申論題
106年
[核子工程] 核工原理
第 二 題
用過核子燃料的管理需要考慮衰變熱。已知一個核分裂反應後,其各種分裂產物放出之β-射線約等於3.8*10-6 t-1.2 β-rays/s,γ-射線約等於1.9*10-6 t-1.2 γ-rays/s;其中β-射線的平均能量約為0.4 MeV,而γ-射線約為0.7 MeV。若一燃料束以 P₀ MW的功率運轉 T 天,試決定此一燃料束停止運轉 t 天後的衰變熱功率。假設每次核分裂反應放出約 200 MeV 的熱能,1 MeV = 1.602*10-13 J。(15分)
📝 此題為申論題
思路引導 VIP
本題核心為 Way-Wigner 衰變熱經驗公式的變形推導。解題時應先算出單次核分裂後的「總衰變能量釋放率 (MeV/s)」，接著計算穩態運轉功率對應的「核分裂率 (fissions/s)」，最後對整個運轉時間 T 進行微積分累加，求出所有分裂產物在停機 t 天後的總殘餘熱功率。
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【解題思路】利用單次核分裂之衰變熱釋放率，結合電廠穩態運轉之核分裂率，透過積分推導全運轉週期產生的分裂產物在停機後的總衰變熱功率。 【詳解】 已知條件整理：
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