燃料棒颜色表示局部燃烧度(绿=新燃料、黄=中间、红=高燃烧度)。白点表示核裂变事件,紫点表示U-238 → Pu-239转化。
$$BU = \frac{P_{th}\,\cdot\,t_{full}}{M_{HM}},\qquad \rho_{EOC} = \rho_{BOC} - \alpha_{BU}\,\cdot\,BU$$
BU:燃烧度 (MWd/MTU)、P_th:热功率 (MW)、t_full:满功率日数 (day)、M_HM:重金属质量 (MTU)。ρ:反应度 (pcm)、α_BU:燃烧度反应度系数(LWR约200 pcm/GWd)。
$$N_{fission} = \frac{BU \cdot 86400}{E_{fission}},\qquad E_{fission} \approx 200\,\mathrm{MeV} = 3.2\times10^{-11}\,\mathrm{J}$$
单次核裂变释放约200 MeV能量,由燃烧度反推累积裂变数N_fission。乘以0.85得U-235消耗数(其余15%为中性子捕获)。
$$m_{Pu} \approx C_{R}\,\cdot\,M_{HM}\,\cdot\,BU,\qquad m_{FP} \approx 1.05\,\mathrm{g/MWd}\,\cdot\,BU\,\cdot\,M_{HM}$$
Pu生成量与转换系数C_R(LWR约0.4 g/MWd)和燃烧度成正比。核裂变产物每MWd蓄积约1.05 g(质量守恒:裂变铀质量基本等于FP质量)。