核燃料生產過程

1、圖解核燃料生產過程鈾礦石中含鈾量普遍不高，其放射性主要來自伴生的鐳和氡，鈾本身的放射性是相當有限的;所以，礦山開采，做好通風是必要的(帶走氡);而鐳等則在水冶廠生產過程中，被甩到尾渣里了(尾礦壩)。水冶廠出來的產品，因為礦石成分不同，采取的工藝也有差別，黃餅是通行的稱呼，但重鈾酸銨或者三碳酸鈾酰銨(鈉)等也是常見產品;其中雜質也和礦石、工藝有 關，除雜比較好的可以稱為核能純產品。核能純產品純化很簡單，否則就要經過再純化，以進一步去除產品中的雜質離子(和放射性元素無關，比如鐵鈣鎂釩等)。這個就是黃餅，比較干燥，131潮濕一些，樣子有點像雞蛋黃。這個是裝黃餅的桶，可以看看工作人員有什么特別防護沒有

2、。類似的產品桶，咱以前?？恐鼰?主要是為了讓學員放松一些，倒不是真要在產品庫吸煙)。裝運產品的產品桶，咱也靠著打過盹和吃過餃子，那是很多年前在運送產品的專列上。純化后的鈾化合物，經過幾個步驟，逐步轉化成六氟化鈾，以便于利用氣體離心機進行分離濃縮(六氟化鈾加熱后就成為氣態(tài)，冷卻后就是結晶，這個是個非常好的特性)。分離濃縮想必大家都清楚，就是通過氣體離心機的級聯，將天然鈾中豐度0.7%左右的鈾235，逐步濃縮到4.5%左右;這個過程是以六氟化鈾形勢存在的，濃縮后的低濃縮鈾豐度4.5%左右，而分離后的尾料就是貧料(貧鈾)，其中含有0.2-0.3%的鈾235。低濃縮鈾，必須再次經過轉化，變成氧化鈾，

3、然后制胚、燒結成氧化鈾陶瓷，也就是所謂的核燃料(芯塊)了;氧化鈾陶瓷具有非常好的強度和熱工性能。姑且算是一粒柴吧。這個是制胚這個是燒結燃料芯塊，按照一定要求裝入鋯管中，加上相應附件(氣室、彈簧的等，理工科的容易理解，這東西可是高溫下使用的，還會產生少量氣體)，封裝后就成了燃料棒。這就是一根柴了。燃料棒，按照一定位置，逐支插入、固定在燃料組件(一個框架，其中包含有控制棒導管、攪渾格架和鎖緊機構等)中，安裝相應附件就成了核燃料組件。也就是一捆柴了。這個是燃料工廠的一角這個是安裝了控制棒的核燃料組件。這個是核燃料組件運輸罐和車反應堆堆芯，可以看看核燃料組件排列布置方式，所謂157、177堆芯，指的就

4、是堆芯裝載燃料組件的數量，有興趣的可以再自己去發(fā)掘一下裝有控制棒組件的燃料組件該怎么布置。這個是堆芯模型，可以看到核燃料組件怎么排列和插入的。反應堆堆芯換料，可以看到移到一遍的反應堆壓力容器上蓋。從堆芯卸載乏燃料。儲存乏燃料的乏燃料水池。乏燃料組件運輸車和碰撞試驗。順便來一張國外核電站的警衛(wèi)圖。乏燃料在經過幾年時間冷卻后，運輸到后處理廠，再次儲存在水池里。在經過檢測，可以進行再處理后，將乏燃料組件中的燃料棒，利用機械絞斷，浸泡在硝酸溶液中，其中的陶瓷芯塊溶解，鋯管則回收利用。這些回收后的金屬經過鍛壓。變成金屬錠。儲存金屬錠的運輸罐。而溶解在硝酸中的燃料芯塊，分離出鈾和钚后，高放廢物燒結成陶瓷，

5、儲存在罐內，進行填埋處置。而回收的鈾可以摻混或者再次濃縮，制成新燃料;钚以氧化钚的形式儲存，或者添加到氧化鈾中，做成MOX燃料。這個是新燃料組件。從 上面的圖解中不難看出，整個過程中就一個濃縮過程是氣態(tài)的，而且這一段也是最費投資的。六氟化鈾沒有想象的那么毒，刺激性和重金屬特性倒是比較突出;六氟 化鈾在容器中是穩(wěn)定的(溫度，生產過程中加熱氣化)，生產全流程也是閉合流程，現做現用，轉化和濃縮過程中向廠房內和廠區(qū)外泄露概率很低(負壓);這東西 重量很大，常溫下很容易沉降，就是泄露擴散范圍也有限。六氟化鈾的風險主要在大量的尾料(貧鈾)的處理方式，這個數字累積起來比低濃縮鈾產品大很多，長期 儲存后可以轉化為穩(wěn)定氧化鈾形態(tài)，風險就小的多了。整個生產過程中的廢棄物主要是純化分離出的雜質和酸堿，不過這些廢棄物和放射性無關，屬于化學處理的殘 余，量也不大，處理也比較簡單，有回收利用價值的，可以返回水冶廠再回收利用;沒有回收價值的，也運回水冶廠，中和后(用大量生石灰即可)進入尾礦壩。乏 燃料中放射性物質很雜，裂變產物活化產物錒系元素，短中長壽命的都有，數量和強度各異，每個階段也各有特色，