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乏燃料是全國科學技術名詞審定委員會公布的一個科技名詞。

漢字作為一種形、音、義三位一體的符號系統，源於日月鳥獸之形，作為中華文明之標誌，連接中華民族的歷史、現在和未來，方正之間充滿美感。

名詞解釋

乏燃料又稱輻照核燃料，是經受過輻射照射、使用過的核燃料，通常是由核電站的核反應堆產生。核燃料在堆內經中子轟擊發生核反應，經一定時間從堆內卸出。它含有大量未用完的可增殖材料鈾-238或釷-232，未燒完的和新生成的易裂變材料鈈-239、鈾-235或鈾-233以及核燃料在輻照過程中產生的鎿、鎇、鋦等超鈾元素，另外還有裂變元素鍶-90、銫-137、鍀-99等。這種燃料的鈾含量降低，無法繼續維持核反應,所以叫乏燃料。乏核燃料中包含有大量的放射性元素，因此具有放射性，如果不加以妥善處理，會嚴重影響環境與接觸它們的人的健康。

裂變產物

乏燃料中占其質量3%的物質是鈾-235和鈈-239 的裂變產物及它們的衰變鏈的間接產物。儘管這些物質被認為是放射性廢物，但是由於他們可能有多種工業上和材料上的用途，仍然可能需要將它們進一步分離出來。鈾和鈈的裂變產物包含了周期表中從鋅到鑭系元素的所有元素，這些元素按照質子數的分布會出現兩個峰：第一個峰是第二次轉換所產生的鋯、釕、鉬、鍀、釕、銠、鈀、銀，而另一個峰是周期表中的碘、氙、銫、鋇、鑭、鈰、釹。許多裂變產物都不具有放射性，或者是壽命很短的放射性同位素，但是仍然有相當數量的產物是中期到長期的放射性同位素，如鍶-90、銫-137、鍀-99和碘-129。一些國家對裂變廢物中的稀有同位素的分離方法進行了研究，比如通過分離裂變產生的貴重金屬如銀和鉑族金屬釕，銠，鈀，可以或多或少的補償再處理的成本，然而這些方法都沒有得到商業化。

裂變產物可以改變二氧化鈾的熱傳導性能。鑭系元素氧化物會降低燃料的熱傳導性。

主要元素

鈾元素

乏核燃料中的96%的質量是剩餘的未反應的鈾，大多數是鈾-238，一小部分是鈾-235。通常情況下，鈾-235的質量分數小於0.83%，鈾-236的質量分數大約是0.4%。

鈾-236是一種很棘手的長壽命放射性廢物。

再處理鈾包含有鈾-236，這種同位素在自然界中不存在，它可以用作乏核燃料的標誌特徵。

如果將釷燃料用於反應堆中，產生的乏核燃料將會包含鈾的同位素鈾-233，其半衰期為159,200年。它將會對乏核燃料因衰變而產生的長期放射性產生影響。和混合氧化物核燃料相比，由於存在有未衰變完全的鈾-233，一百萬年之內的釷乏燃料的放射性將會比較高。

鈈元素

乏核燃料中大約1%的質量是鈈-239和鈈-240，這些鈈由鈾-238俘獲中子後經β衰變而產生，它們既是一種有用的副產品，也是危險的、難以處理的廢料。為了防止核擴散，需要禁止那些尚未擁有核武器的國家使用這些鈈製造核武器。如果核反應堆工作正常的話，這些鈈是反應堆級，沒有達到武器級。它所包含的鈈-240較多，只有不到80%的鈈為鈈-239，使得這些鈈並不適用於製作核武器。然而，用這些反應堆級的鈈製作核武器也並非不可能 [1] 。如果接受輻射的時間比較短，那麼就會生產出武器級的鈈，鈈-239的比例高於80%，最高可達93%。

衰變熱

當核反應堆關閉的時候，鏈式核反應也隨之停止，然而由於衰變產物的β衰變，乏燃料仍然會放出大量的熱量。因此，在核反應堆關閉的時刻，衰變放出的熱功率大約是核反應堆穩定工作時功率的7%。在反應堆關閉1小時以後，衰變熱功率約為穩定工作時的功率的1.5%；一天以後變為0.4%；一周後變為0.2%。衰變熱功率隨着時間會繼續慢慢的減小。

從核反應堆中移除的乏核燃料通常會儲存在裝滿水的乏核燃料池中，需要保存一年甚至更長的時間以使其冷卻，同時對其放射性提供屏蔽。實際中使用的乏核燃料池設計通常不依賴被動的冷卻，而是需要使用熱交換器，讓水在其中循環流動，從而將衰變產生的熱量帶走。

冷卻到一定程度的乏核燃料會從乏核燃料池中移出，放入特製的乾式貯存桶或濕式中間貯存設備之中長期儲存，以騰出乏核燃料池的空間，並作為最終處置前的替代方案。