【doc】核燃料循环简介

【doc】核燃料循环简介【doc】核燃料循环简介核燃料循环简介 ?26?北方A省(市,区)第二次轼技术盥用学术鲁议关键词核燃料循环,哪u 核燃料循环简介邓泽和 (核工业五0四厂) , "7Lz4(j l概述核反堆技术的进步与成熟加速了50g-4~:核电站的兴起.目前全球约有十几种堆型近500座核电站.核能发电已占世界总发电量的2O左右.铀是当前核电站的主要燃料,一座100万RW 的核电站每年消耗3.O左右的浓缩铀约27t;相同规模的燃煤电站则需270万吨标煤,相当于 5400个车皮的标煤.可见铀同位素为...

【doc】核燃料循环简介核燃料循环简介 ?26?北方A省(市,区)第二次轼技术盥用学术鲁议关键词核燃料循环,哪u 核燃料循环简介邓泽和 (核工业五0四厂) , "7Lz4(j l概述核反堆技术的进步与成熟加速了50g-4~:核电站的兴起.目前全球约有十几种堆型近500座核电站.核能发电已占世界总发电量的2O左右.铀是当前核电站的主要燃料,一座100万RW 的核电站每年消耗3.O左右的浓缩铀约27t;相同规模的燃煤电站则需270万吨标煤,相当于 5400个车皮的标煤.可见铀同位素为人类提供的能源是多么丰富的. 核电站的发展,促进了核燃料的开发利用,加快了核燃料循环的深入发展. 用于裂变反应的u的天然铀中含量极微,其天然丰度仅为0.7左右.从铀矿开采,冶炼,经铀化工转换,到浓缩成核动力堆用产品,需要经过一系列的加工处理;经过核反应堆卸出的乏燃料需要经冷却,贮存和后处理后,再对其有用部分加以利用,对其放射性废物则需进行处理.这样就形成了—个庞大的核燃料循环系统工程.核燃料循环系统主要包括:铀矿的开采与冶炼,铀化工转换,铀同位素浓缩,核燃料元件制造和乏燃料的后处理五个方面.核燃料的循环过程,就是在相应的企业中,分别进行相应的加工和处理,使其具备使用功能和条件,提供给下一循环利用核燃料循环的主要过程见图1. 图1核燃料循环系统示意图 2铀矿的开采与冶炼(圈2) 铀矿地质勘查是提供铀矿储量的基础工作.在我国,要探明铀矿的储量,—般要经过地质普查,详查和勘探三个阶段,约需5年的时间. 铀矿开采分露天和地下开采两种方_式,类似于煤矿开采.区别在于铀矿开采面的地质条件差,_T_ggt~境恶劣. 铀矿冶是指从铀矿石中提出,浓巯和纯化精制天然铀产品的过程.目的是将具有工业品位辐射防护通讯1994年第H卷幂4期?27? 的矿石,加工成有一定质量要求的固态铀化学浓缩物,以作为铀化工转换的原料. 在铀矿冶中,由于铀含量低,杂质含量高,腐蚀性强,又具有放射性,铀的冶炼工艺比较复杂,需经多次改变形态,不断进行铀化合物的浓缩与纯化. 图2铀矿冶炼工艺示意圈 3铀化合物转换(或称铀化工转换) 在核燃料循环中,铀化合物转换是指将水冶产品中的铀转为核纯金属或UFs所经过的物理化学过程,其产品作为铀浓缩的原料.铀化合物转换主要包括铀化物核纯和铀化工转换.铀化物核纯,是通过纯化去掉铀化合物中影响浓缩过程的杂质,确保产品质量.耳前,纯化一般有干法,湿法两种方法 .湿法的特点是在开始去除杂质,干法则是在转化的最后阶段去除杂质.目前采用的较经济可行的方法是湿法纯化. 铀化工转换通常是指将UF.转化生产为UFe产品,为铀浓缩提供原料.把UF转换生产为 UF产品,主要采用氟化生产工艺,其主要生产工艺流程见图3. 4铀的浓缩铀浓缩是指把U丰度为(0.6,0.7D的UFe,通过相应的分离技术,将其浓缩为军民用核燃料所需的丰度.现在铀浓缩方法仍属敏威技术,世界各国均相互保密.最成熟的铀浓缩方法是扩散法,也是最早用于工业规模生产浓缩铀的方法.目前扩散法生产能力在世界其它分离方法总能力中仍占有相当大的比例. 扩散法是利用U与U分子质量的差异,借助于多孔介质,实现对U浓缩的.目前美, 法等国均有扩散厂,法国在用扩散法浓缩U的生产厂中,是经济效益最好的国家. 离心法是60年代后发展较快的铀浓缩方法.其原理是借助于高速旋转的离心力,将U 与.U分子分离,实现对U的富集.目前,在西欧,俄罗斯和日本已相继建立了离心铀浓缩厂. 激光分离法是70年代出现的铀同位素分离技术,其比电耗优于离心分离法激光分离法主要以 ? 28?tLS"tx211(市区)第二次桩技术应用学术畚议圈3 原子蒸汽法和分子法为主.最近,原子蒸汽法已进入扩大试验阶段t预计二十一世纪初可望形成工业生产规模. 5核燃料元件的制造核燃料元件是核动力堆能量的源泉,是核燃料实现核能转变为电能的关键部件. 核燃料元素的配置和结构,可视核反堆堆型的不同而异.一般动力堆用陶瓷型燃料元件 (uo),生产裂变材料钚一239的反应堆用金属型燃料元件.核燃料元件的结构有棒状,板状, 彗状和球状四种类型.二氧化铀陶瓷材料是商用动力堆常用的燃料型态. 6乏燃料处理乏燃料是指从反应堆中卸出的辐照过的燃料元件.通常称乏燃料元件 ,目的是将乏燃料中可用材料与放射性废物分开,使有用燃料得以循环利用.对无用废料固化封存处置. 圈?乏燃料后处理工艺流程示意图目前工业规模的乏燃料处理采用有机萃取剂,把铀和钚从它们的硝酸水溶液中萃取出来.通常应用的是磷酸汀酯萃取铀和钚工艺,也就是普雷克斯流程主要工艺流程见图4. 7结束语以上简要介绍了核燃料循环的主要过程及各个阶段的主要作用及其工艺技术原理.据估算,在恢燃料循-过程中,铀浓缩和乏燃料处理阶段,用于核燃料料循环的成本所占比例较大.是核燃料循环加强技术经济管理的主要方面.随着经济技术的发展,核燃料循环系统将会得到进—步发展.

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