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高考申論題 108年 [核子工程] 核能概論

第 一 題

📖 題組：
二、(一)請解釋核燃料衰變熱。（5 分） (二)輕水式反應器之核燃料衰變熱來源主要有那些及產生之機制為何？（15 分）
📝 此題為申論題，共 2 小題

小題 (一)

請解釋核燃料衰變熱。（5 分）

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看到「衰變熱」，應直指反應器停機後，因分裂產物及超鈾元素進行放射性衰變所釋放的熱能。作答時需點出「停機後持續發熱」、「輻射能轉熱能」及「對核安的關鍵影響（如爐心熔毀）」三個核心概念以獲取完整分數。

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「核燃料衰變熱（Decay Heat）」是指核反應器停機（核分裂連鎖反應終止）後，爐心核燃料內部仍持續產生的熱能。 特徵與機制包含： (1) 物理肇因：反應器運轉期間累積了大量具放射性的「分裂產物（如碘、銫）」與「中子捕獲產物（如鈽、鋂等超鈾元素）」。這些不穩定核種在停機後會自發性地進行放射性衰變，釋放出 $\alpha$、$\beta$、$\gamma$ 等射線，其輻射能被燃料丸及周圍結構吸收後轉化為熱能。

小題 (二)

輕水式反應器之核燃料衰變熱來源主要有那些及產生之機制為何？（15 分）

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看到此題，應立即聯想反應器急停後（SCRAM）功率不為零的原因。答題時需依據『來源佔比』與『物理機制』兩個維度展開，並將放射性衰變釋放的粒子（阿法、貝他、加馬）如何透過能量沉積轉化為熱能交代清楚，最後可稍微點出其對核安系統（如RHR）設計的影響以提升答題深度。

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【破題】 輕水式反應器停機後，即使連鎖分裂反應已經停止，爐心仍會持續產生大量熱能，稱為衰變熱（Decay Heat）。其產生主要源自於不穩定同位素為了達到穩定狀態而進行放射性衰變，釋放出的輻射能量被周圍物質吸收並轉化為熱能。 【論述】

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