热点关注:  
放射性同位素 粒子加速器 辐照杀菌 无损检测 高新核材 辐射成像 放射诊疗 辐射育种 食品辐照保鲜 废水辐照 X射线 中广核技 中国同辐

铀是怎么从矿石变成可以使用的核燃料的?

2021-01-20 16:41          国家核安全局 核燃料

 国家核安全局对于核工业而言,铀是重要的战略资源,那么铀是怎么从矿石变成可以使用的核燃料呢?让我们一起来了解一下,核燃料是怎样“炼”成的。


 

反应堆核燃料组件

自然界中的铀主要有三种同位素:U-238,U-235,和U-234,其中易裂变的U-235是目前主要使用的核燃料。1千克U-235裂变时所产生的能量相当于2700吨标准煤燃烧后所产生的能量。

铀矿的特点是品位低、矿体分散、规模小,含铀量高于0.05%就有开采价值。铀矿石开采出来后,经过破碎、研磨、浸出、固液分离、离子交换或溶剂萃取等一系列过程,得到铀化学浓缩物,这种初级产物是鲜艳的黄色,被称为“黄饼”(yellow cake)。黄饼经过进一步提纯制备成铀氧化物,再进行化学转化制成二氧化铀或金属铀。这时的铀产品中铀同位素含量与天然铀相同,即U-235仅占0.71%。也就是说,每1000个铀原子中,只有7个可以利用。要作为核电厂轻水堆的燃料,需要把U-235的浓度提高到2%~5%,之后才能制成芯块并组装成核燃料组件。


 

世界上已建有各种各样的反应堆,它们采用的燃料元件也形式多样。按反应堆类型分,有生产堆元件、动力堆元件和研究堆元件等;按元件几何形状分,有柱状、棒状、板状、环状、球状和棱柱状等;按元件组分特征分,有金属型、陶瓷型和弥散型等。从物理形态上看,目前反应堆使用的核燃料均为固态,将来随着等第四代更先进核能堆型(如熔盐堆)的研发,液态核燃料也将有望逐步开发面世。

 

最后解答一个大家非常关心的问题,装了核燃料的反应堆会不会像原子弹一样爆炸?其实核爆炸取决于很多因素,其中之一就是U-235浓度。制造原子弹用到的是武器级铀,U-235的富集度为90%以上。而核燃料的U-235富集度一般为2%~5%,与武器级铀还差好远呢。这好比啤酒与白酒,酒精浓度决定它是否能被点燃,白酒因酒精浓度高可以点燃,而啤酒则不能。


 

小贴士:核燃料循环指的是核燃料从铀矿勘探开采开始,经冶炼纯化转化,同位素分离,燃料元件制造,到反应堆中发电、核燃料(乏燃料)后处理回收利用、废物处置的整套过程。通俗点讲,就是核燃料从“生”到“死”所经历的一系列过程。核燃料循环构成了核能工业的基础。


推荐阅读

太空育种,究竟是什么神奇育种术?

我们国家三位航天员搭乘神舟十二号顺利升空,这次升空意义重大,标志着我们国家航天事业又向前迈进一步。这次神舟十二号还将一些地球上的种子带入太空,就是我们平时经常听到的一个词——太空育种。那么究竟什么是太空育种呢?太空育种出来的植物会如何呢? 2021-06-18

科技之光|X射线:人类延伸之眼

X射线是人类延伸之眼,带领人类看到了肉眼不可见的微观世界、内部结构。除了医学领域的应用之外,X射线还被广泛应用于晶体结构的分析以及工业等领域。 2021-06-13

内照射常见防护措施有哪些?

随着原子能科学技术的发展及应用范围的增加,接触放射性物质的职业工作者越来越多,放射性废弃物污染也可能会对公众造成伤害。为保障自身健康,多了解放射卫生防护知识,提高对照射危害的认识,加强放射卫生防护也就越来越重要了。本篇主要讲述造成内照射的原因及内照射常见防护措施。 2021-06-11

科普:5G与基站辐射

很多人都谈“辐”色变,基站辐射真的有那么可怕? 相信这个事儿你一定很关心! 今天我们就来科普一下关于电信中的5G及辐射,你知道多少呢? 2021-06-11

【科普】关于“放射性废物”的那些事儿

伴随着原子能工业发展和放射性同位素的广泛应用,放射性废物日趋增多,如不经处理或处理不当而外排,会使环境遭受放射性污染,不仅影响动植物的生长,恶化水体,且危害人体健康,甚至对后代产生不良影响。因此,放射性废物的排放和处置不仅受到国家的严格监管,在国际上也受到严格控制。 2021-06-09

阅读排行榜