При делении тяжёлого ядра выделяется примерно 200 МэВ и более 80 % этой энергии составляет кинетическая энергия осколков деления. Остальная часть распределяется между нейтронами, гамма-квантами, β−-частицами и антинейтрино. При этом соотношение между отдельными составляющими энергии деления слабо зависит от делящегося ядра и от энергии нейтрона, вызывающего процесс деления.
Превращающаяся в тепло энергия на один акт деления (200 МэВ), в перерасчёте на 1 г прореагировавшего 235U даёт:
5·1023МэВ = 1,94·1010кал = 8,1·1010Дж = 22,5 МВт·ч ≈ 1 МВт·сут
Интересно, что около 5 % всей энергии деления уносится с антинейтрино и не может быть использовано.
Энергия осколков деления, мгновенных гамма-квантов и нейтронов превращается в тепло практически мгновенно. Энергия β−-распада, составляющая примерно 7 % всей энергии деления, выделяется постепенно в течение длительного времени, так как β−-распады происходят значительно позже момента деления ядра. Это запаздывание приводит к так называемому остаточному энерговыделению в остановленном ядерном реакторе, которое (в случае его работы на большой мощности) после остановки настолько велико, что необходимо принимать меры для охлаждения реактора. Причём вначале остаточное энерговыделение уменьшается довольно быстро: треть за 1 минуту, 60 % — за 1 час, около 75 % — за 1 сутки. Затем энергия выделяется всё медленнее, вследствие чего отработавшее в реакторе ядерное топливо обладает настолько большой радиоактивностью и, соответственно, остаточным энерговыделением, что требует длительной (по нескольку лет) выдержки в специальных бассейнах с охлаждением[38][39].
|
|
Распределение энергии деления, МэВ:
Ядро | Кинетическая энергия осколков | Энергия мгновенных гамма-квантов | Энергия запаздывающих гамма-квантов | Энергия нейтронов | Энергия бета-частиц | Энергия антинейтрино | Суммарная энергия |
233U | 160,5 | 7,0 | 7,0 | 5,0 | 9,0 | 198,5 | |
235U | 166,0 | 7,2 | 7,2 | 4,9 | 9,0 | 204,1 | |
239Pu | 171,5 | 7,0 | 7,0 | 5,8 | 9,0 | 210,3 |