第八章核燃料循环-PPT精选文档
核燃料循环PPT课件
C.核燃料布置(限于 热中子堆和中能中子 堆)
C1 均匀堆,其中核燃料和慢化剂均匀混合(如铀混合物溶解或悬浮在慢化 剂中,形成溶液、悬浮液或浆液;铀与聚乙烯或氢化锆弥散混合物) C2 非均匀堆,其中固体或液体核燃料(如熔盐)与慢化剂不相混合
D.核燃料 E.慢化剂
D1 天然铀(限于热中子堆) D2 低富集铀,或铀钚混合氧化物MOX D3 高富集铀,或钚-239 D4 钚-239+转换原料铀-238(铀钚循环) D5 铀-233+转换原料钍-232(钍铀循环)
❖ 不同用途的反应堆对工艺参数的要求大不一样,如研究试验堆主要要求有较 高的中子通量;生产堆最重要的是有大的转换比;而动力堆则要求有较高的 热功率和燃料辐照深度。由此进而对反应堆的结构和燃料体系提出了不同的 要求。如对生产堆而言,堆结构和燃料体系的选择应尽可能满足提高转换比 的需要,因而世界各国普遍采用天然铀石墨反应堆来进行钚的生产;但对于 动力堆,为了加深燃耗和增大功率,目前各国采用以低浓铀为燃料的轻水堆 (包括压水堆和沸水堆)。
69.1 W-K1 65.9185mW & 72.0187W & 73.2183Hf 67.2W-K2
94.6185mW 107.9185mW 111.2184Ta
122.1185mW & 122.3
134.2187W 146.8182mTa
核燃料循环后端PPT课件
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5
乏燃料是指在核反应堆中,辐照达到计划卸料的比燃耗后 从堆中卸出,且不再在该堆中使用的核燃料。 对反应堆中用过的核燃料所进行的化学处理,以除去裂变 产物等杂质并回收易裂变核素和可转换核乏素燃以料及后一处些理其他 可利用物质的过程,称为核燃料后处理(nuclear fuel reprocessing)。
在OECD(经济合作与发展组织)国家,燃料、乏燃料和 HLW的运输没有发生过一起造成放射性后果的事 故
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21
核运输要遵从的基本原则:
——利用能够保证达到所要求的安全水平并独立于运输 手段的容器
——对容器安全水平的要求由可能的风险决定、
运输安全的评估:考虑碰撞风险(车辆、下落物体)、火 灾、爆炸、火灾和其他事故的共同作用、水淹等等
核化131班吴福海
2015.4.28
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1
何为核燃料循环?
核燃料循环是核工业体系中的重要组成部分;
所谓核燃料循环是指核燃料的获得、使用、处理、 回收利用的全过程;
燃料循环通常分成两大部分,即前端和后端
前端包括铀矿开采、矿石加工(选矿、浸出、沉淀等 多种工序)、铀的提取、精制、转换、浓缩、元件制 造等;
钚除用于制备核武器外,还可以制成核燃料, 用作和平目的,其中最有效的利用就是钚铀混 合氧化物燃料,即MOX燃料。
第六章-核燃料循环PPT课件
铀矿开采与矿冶
铀矿开采 从铀矿中提取、浓缩、纯化精制天然铀产品
铀矿开采
• 地下开采:井巷掘进
用于埋藏较深的矿体
凿岩爆破
井巷工程:决定了矿山基建时间
• 原地浸出(地浸)in situ leaching,ISL
通过地表钻孔将化学反应剂注入矿带,通过化学反应选择性地溶解 矿石中的铀,并将浸出液提取出地表
具有生产成本低,劳动强度小
仅适用于具有一定地质、水文地质条件的矿床(砂岩型)
美国
价格
南非
澳大利亚
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世界铀资源用于反应堆的产能效率
按能值折算为标准煤单位:Gt标准煤
*: 分离工厂贫铀中U-235含量取0.2%
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10
铀矿地质勘查
地位和作用
• 不属于核燃料循环 • 提供铀矿储量信息
铀矿种类和价值
• 已发现170多种铀矿床及含铀矿物 • 具有实际开采价值只有14~18% • 一般铀含量0.1~0.3%, 水银的50倍,黄金的1000倍 • 最高的含量21%,加拿大 • 主要在花岗岩中
核工业航测遥感中心
核工业西北地质局二O八大队
核工业地质局二一六大队
核工业东北地质局二四三大队
核工业西北地质局二O三研究所
核工业中南地质局二三O研究所
核工业东北地质局二四O研究所
核工业华东地质局二七O研究所
核燃料循环
提取铀
黄饼
铀的加工冶炼
铀的精制: 1.目的 精制盐过程,生成核纯度的铀 将铀化学浓缩物(重铀酸钠、重铀酸氨) 转化成 易于氢氟化的铀氧化物 2.精制方式 (1)离子交换法 (2)溶液萃取法 (3)分布结晶法 3.产品 铀氧化物(U3O8、UO2等)、四氟化铀(UF4)等 4.煅烧 制取U3O8或UO2陶瓷
4.激光分离法
铀的浓缩
利用吸收光的能级不同,用激光进行选择性的激发,并使其离子化,几乎可 以达到同位素完全分离,是最有希望的分离方法。 商业上尚未得到试验验证 美国、日本在研究
5.电磁分离法
利用带电原子在磁场作圆周运动时其质量不同的离子由于旋转半径不同而被 分离的方法。轻同位素由于其圆周运动的半径与重同位素不同而被分离出来。这 是在20世纪40年代初期使用的一项老技术。正如伊拉克在20世纪80年代曾尝试的 那样,该技术与当代电子学结合能够用于生产武器级材料。
燃料元件的制备
1.燃料元件的种类 陶瓷型 UO2,轻水堆动力反应堆 UO2-PuO2,混合燃料(MOX燃料),
液态金属冷却快中子反应堆
铀金属(生产裂变Pu-239的堆) 弥散型 2.几何形状:棒状、板状、球状、 柱状 3.制造工艺 (1)化工过程:将UF6转化为UO2,有干法、湿法,为主要经济过 程之一 (2)压制过程:将UO2制成粉末、压制并烧结成芯块,研磨、成品 检查 (3)总装:将芯块组合成套,组装成燃料元件
核燃料后处理解析ppt课件
资金是运动的价值,资金的价值是随 时间变 化而变 化的, 是时间 的函数 ,随时 间的推 移而增 值,其 增值的 这部分 资金就 是原有 资金的 时间价 值
5.1.2 核燃料后处理在核工业中的重要性
核燃料后处理是核燃料循环中的一个重要组成部分,同 时它又是军民两用技术。核工业中的地位和作用如下: 1. 后处理对于充分利用核能资源意义重大 ☞ 核电是我国能源的重要组成部分。对动力堆乏燃料进行后
3. 后处理对保障核燃料工业环境安全极其关键
☞ 每从核电站得到一度电,就有3.7×1010Bq放射性物质从反 应堆中排出。虽然一些放射性物质一开始就很快衰变掉, 但其中长寿命放射性核素的数量仍十分可观。一座10万 kW的核电站,每年要产生2.2×1017Bq的137Cs、90Sr。同时, 还要产生3.7×1013Bq的长寿命锕系元素(半衰期以万到百 万年计)。
资金是运动的价值,资金的价值是随 时间变 化而变 化的, 是时间 的函数 ,随时 间的推 移而增 值,其 增值的 这部分 资金就 是原有 资金的 时间价 值
核燃料在反应堆中为什么不能“烧尽”?
☞ 核燃料物理寿命:当最后调整控制棒不能维持链式反应时 的时间。此时,核燃料必需从堆内卸出。
☞ 燃料包壳寿命:随着燃耗的加深,燃料包壳受热和中子影 响以及裂变产物积累的影响会变形。包壳存在一个使用 寿命问题。
核燃料循环系统
第20卷 第3期核科学与工程Vo1.20 No.3
2000年 9月Chinese Journal of Nuclear Science and Engineering Sep. 2000
核燃料循环系统3
刘远松
(中国核工业集团公司核燃料部)
1 前 言
在“核燃料立足于国内”的方针指引下,“九五”计划期间我国核燃料工业与我国核电同步建设、配套发展,“十五”计划期间核燃料系统也必将与我国核电配套发展。在“十五”计划期间的配套建设中,我们将继续走引进与国产化相结合的道路,积极采用先进技术和先进工艺,追求规模效益,把我国核燃料系统建成具有国际竞争能力的行业。然而要实现这一目标,在铀转化、铀浓缩、元件制造、后处理、放射性废物处理和核设施退役这些领域中还有许多重大技术问题有待于解决,还有待于我国核工业的科技人员的相互合作和共同努力。
2 中国核工业集团公司核燃料部所属民用领域简介
氟化转化铀浓缩元件制造
后处理退役、三废处置
3 各领域简介
311 氟化转化
(1)原理
氟化转化是将氧化铀经过氢氟化反应生成四氟化铀,然后经氟化反应转变为六氟化铀的过程。
(2)六氟化铀的用处
1909年德国化学家发现了六氟化铀。由于六氟化铀易于升华以及天然氟只有19F的单一同位素,这使六氟化铀成为同位素分离工厂惟一的工作介质。
312 铀浓缩
提高铀同位素混合物中235U的丰度的过程称为铀浓缩。主要工业铀浓缩方法为扩散法
收稿日期:199928220
作者简介:刘远松,1982年毕业于山东化工学院化工机械专业,1989年获铀同位素专业硕士学位,现任中国核工业集团公司核燃料部副总工程师。
核燃料循环与乏燃料后处理、分离与嬗变思想页PPT文档
乏燃料 辐照核燃料
大量未用完的 可增殖材料: 铀238或钍232
在辐照过程中产生的镎、 镅、锔等超铀元素
其它
Fra Baidu bibliotek
乏燃料的影响
时间
30—300年,Cs(铯) 300~10 000
和Sr(锶)是主要 年.钚和镅是
的放射性来源
主要放射来源
10 000~250 000 年,铀同位素占 主要来源
250 000年以后, Np(镎)、 I和 Tc(锝)是最主 要的放射源
• 闭式循环:
•
水法
•
干法
一次通过循环
• 铀的利用率<0.7%
• 填埋:
•
空间:1吨核废料=2立方米
•
污染:放热,融化,地下水
铀资源
• 常规铀资源:
•
已知铀资源:470万吨
•
推测铀资源:1000万吨
• 非常规铀资源:
•
磷矿:2200万吨
•
海水:40亿吨
铀资源问题
常规铀资源只能支持几十年
水法过程
TBP--磷酸三丁酯
• 化学稳定性,挥发性小,与水仅稍微混溶 • 在很强的辐照场下发生部分分解,分解产
物磷酸二丁酯和磷酸一丁酯可用碱溶液洗 除,因此它容易再生使用。
• 密度与水相近,粘度较大,需要加入稀释 剂以降低密度和粘度。
核燃料循环原理
核燃料循环原理
1.核工业体系的组成及其流程
核工业是一个十分广大的系统工程,其组成体系包括:铀矿勘探、铀矿开采与铀的提取、燃料元件制造、铀同位素分离、反应堆发电、乏燃料后处理、同位素应用以及与核工业相关的建筑安装、仪器仪表、设备制造与加工、安全防护及环境保护。
2.核燃料循环及其组成
核燃料循环是核工业体系中的重要组成部分。所谓核燃料循环是指核燃料的获得、使用、处理、回收利用的全过程。
燃料循环通常分成两大部分,即前端和后端,它包括铀矿开采、矿石加工(选矿、浸出、沉淀等多种工序)、铀的提取、精制、转换、浓缩、元件制造等;后端包括对反应堆辐照以后的乏燃料元件进行铀钚分离的后处理以及对放射性废物处理、贮存和处置。
3.铀矿地质勘探
铀是核工业最基本的原料。铀矿地质勘探的任务,是查明和研究铀矿床形成的地质条件,阐明铀矿床在时间上和空间上分布的规律,运用铀矿床形成和分布的规律指导普查勘探,探明地下的铀矿资源。
地壳中的铀,以铀矿物、类质图象(形成含铀矿物)和吸附状态的形式存在。由于铀的化学性质活泼,所以不存在天然的纯元素。铀矿物主要是形成化合物。目前已发现的铀矿物和含铀矿物有170种以上,其中只有25-30种铀矿物具有实际的开采价值。
铀矿床是铀矿物的堆积体。铀矿床是分散在地壳中的铀元素在各种地质作用下不断集中而成的,也是地壳不断演变的结果。查明铀矿床的形成过程,对有效地指导普查勘探具有十分重要的意义。
并不是所有的铀矿床都有开采、进行工业利用的价值。影响铀矿床工业评价的因素很多,有矿石品位、矿床储量、矿石技术加工性能、矿床开采条件,有用元素综合利用的可能性和交通运输条件等。其中矿石品位和矿床储量是评价铀矿床的两个主要指标。
核电站中的燃料循环过程详解
核电站中的燃料循环过程详解核电站是一种利用核能进行发电的设施,其中的燃料循环过程是核
电站正常运行的关键环节。本文将详细介绍核电站中的燃料循环过程,包括燃料制备、燃料使用和燃料后处理三个主要阶段。
一、燃料制备
燃料制备是核电站燃料循环的起始阶段。主要任务是将天然铀或者
贫铀经过浓缩、转化、块化等工艺处理,制备成为符合核反应堆要求
的核燃料。燃料制备的过程中需要保证燃料的纯度、均匀性和形状规
整性。
1.浓缩
浓缩是通过物理或化学手段将天然铀中的铀235同位素占比提高到
适用于核反应的程度。目前常用的浓缩方法有气体扩散法和离心机法。气体扩散法是将氟化铀在特定条件下通过膜的扩散作用,使铀235被
分离出来。离心机法则是利用离心机的旋转力使铀同位素按照质量差
异分层分离。
2.转化
转化是将浓缩后的铀化合物转化为适合核反应堆中使用的化合物。
通常采用的方法是将氟化铀经过还原反应转化为金属铀,再与其他元
素进行合金化处理,形成为核燃料所需的合金材料。转化的过程需要
控制反应条件和材料配比,以确保最终制备出符合要求的燃料。
3.块化
块化是将转化后的核燃料材料加工成为固定形状和尺寸的燃料块。常用的方法有热压法和挤压法。热压法是将燃料粉末加热至高温状态后,通过机械压力将其压制成块。挤压法则是将燃料粉末通过挤压机挤压成块,然后再进行高温烧结。
二、燃料使用
燃料制备完成后,燃料将被运送至核反应堆中进行使用。燃料使用是核电站燃料循环的核心阶段,主要是指核燃料在核反应堆中进行核反应产生能量的过程。
在核反应堆中,燃料被装入到燃料元件中,燃料元件则组成了燃料组件。在运行过程中,核反应堆中的燃料会通过核裂变反应释放出巨大的能量,同时产生中子。这些中子将继续引发其他铀核的裂变,形成连锁反应。通过控制反应堆中的中子速度和密度,可以实现核反应过程的稳定控制,保持核反应堆处于可控的状态。
核燃料循环各个阶段
核燃料循环各个阶段
核燃料循环是指核能产业链中,从天然铀矿石开采、转化到最终核燃料制造的一个完整过程。在这个过程中,核燃料循环可以分为几个阶段。下面我们来了解一下这些阶段。
一、铀矿石开采与加工
铀矿石是自然界中存在的一种矿物质,它含有很高的铀含量。铀矿石的采集需要采用各种不同的技术。一般来说,铀矿石的采集主要依赖于一些专业机械,例如塔式开采机、钻井机等。这些机械可以进入地下,将铀矿石从地下采掘出来。
铀矿石在采集完毕后,需要进行破碎、磨粉等处理。在这个过程中,需要使用一系列的磨矿设备,将铀矿石破碎成更小的颗粒。同时,还需要对破碎后的矿石进行磨矿,使其达到一定的粉末度,以便于下一步的处理。
二、铀的转化
铀矿石经过破碎、磨粉等处理后,需要进行铀的转化。这个过程包括了一系列的化学反应,主要目的是将铀从铀矿石中提取出来,制成更易于制造燃料棒的形式。
铀的转化主要采用两种不同的方法,分别是化学法和物理法。
化学法:这种方法主要是通过一系列的化学反应来实现的,主要原料是氢氧化钠和氧化钠。这种方法的优势在于,操作简单,可以回收利用,同时可以将铀从铀矿石中分离出来。
物理法:这种方法主要是通过高温和高压下的作用,将铀从铀矿石中分离出来。这种方法的优势在于,可以实现较高的铀回收率,但操作复杂,成本较高。
三、核燃料的制造
核燃料的制造主要分为两个步骤,一是核燃料的制备,二是核燃料的元件制作。
核燃料的制备:核燃料的制备需要将铀从铀矿石中提取出来,制成更易于制造燃料棒的形式。在这个过程中,需要使用一系列的化学药剂,对铀进行处理,使其成为燃料棒的原材料。
核燃料循环后端 PPT
何为核燃料循环?
核燃料循环是核工业体系中的重要组成部分;
所谓核燃料循环是指核燃料的获得、使用、处理、 回收利用的全过程;
燃料循环通常分成两大部分,即前端和后端
前端包括铀矿开采、矿石加工(选矿、浸出、沉淀等 多种工序)、铀的提取、精制、转换、浓缩、元件制 造等;
后端包括对反应堆辐照以后的乏燃料元件进行铀钚分 离的后处理以及对放射性废物处理、贮存和处置。
机械设备实验大厅
中国第一座动力堆乏燃料元件后处理中间试验厂 (中试工程),兰州404厂
设计能力为日处理100公斤乏燃料
我国404厂的核燃料处理能力
日本的燃料再处理厂
青森県上北郡六ヶ所村大字尾駮字野附
乏燃料运输 一座1000MWe的PWR每年卸出乏燃料大约30吨,
经过一段时间的冷却之后要运离反应堆(离堆贮 存)
萃取流程图
U、Pu 共萃
U/Pu 分离
Pu萃取
Pu反萃
Pu产品
U反萃
U萃取
U反萃 U产品
PUREX已成功实现工业运行
Purex流程的去污因子及回收率
后 处 理 厂
对 钚 去 对 铀 去 铀 钚 分 离 系 数 铀 回 收 钚 回 收
污 因 子 污 因 子 U /P u P u /U率 ( % ) 率 ( % )
美 国 汉 福 特 工 厂> 1 0 8 1 0 7 英 国 温 斯 凯 尔 工 厂 3 × 1 0 8 1 0 7
精选第八章核燃料循环资料
F.冷却剂
F1 气体(空气、CO2、He、水蒸汽等) F2 液体(水、重水、有机溶液) F3 液态金属(钠、钠钾合金、铅,铅铋合金等)
G.核燃料转 换性能
G1 燃烧堆(无明显的核燃料转换) G2 转换堆(有显著的核燃料转换,但转换比小于1) G3 增殖堆(核燃料转换比大于1)
陆上固定式 陆上可移动式或可拆装式 海上浮动式 海底或空间
从应用的角度看,可把反应堆按用途分为动力堆、生产堆、研究试验堆和特 殊用途堆等四大类。动力堆主要用于核能发电、供热和作为推进动力。目前 世界各国正在大力建造的各种类型的动力反应堆。生产堆主要用于生产易裂 变材料239Pu和/或产氚3H。在上世纪50-60年代,美、苏等国为生产军用钚, 曾大批建造这种类型的反应堆,但到了70年代末期,军用钚的储量已达到相 当规模,因此这些国家也不再发展这类反应堆了。研究试验堆主要用作强中 子源和从事物理、材料及生物等方面的试验研究工作;也可为反应堆工程设 计提供数据或兼用于生产放射性核素。
H.新堆型 开发阶段
H1 实验堆 H2 原型堆 H3 商业示范(验证)堆
I.结构型式
I1 重水堆,有压力容器式和压力管式之分 I2 钠冷快堆,有池式与回路式之分 I3 高温气冷堆,有球床式与柱床式之分 I4 轻水型研究试验堆,有游泳池式、水罐式与池内罐式之分
中国核燃料循环技术发展战略报告(中国科学院编)PPT模板
06 第五章快堆燃料制造技术
第五章快堆燃料制 造技术
第一节快堆MOX燃料制造技术 第二节快堆U-Pu-Zr金属燃料制 造技术 第三节ADS燃料制造技术 第四节我国快堆燃料发展规划建议 参考文献
07 第六章快堆及其燃料循环技 术经济性
M.94275.CN
料第 循六 环章 技快 术堆 经及 济其 性燃
第三节国外后处理对中 国的启示
第四节结语
参考文献
04 第三章热堆和快堆乏燃料后 处理技术分析
第三章热堆和快堆乏燃料后处理技术分析
第一节热堆和快堆乏燃 料
第三节干法后处理技术
第五节结论和建议
第二节水法后处理技术 现状和发展趋势
第四节水法和干法后处 理技术优缺点比较分析
参考文献
05 第四章快堆内循环研究
01
第一节快堆 及其燃料循
环概述
04
第四节其他 效益
02
第二节技术 经济分析模
型
05
第五节结语
03
第三节经济 性初步分析
06
参考文献
08 第七章快堆高放废物
第七章快堆高放废 物
第一节快堆高放废物的来源和种类 第二节国外快堆高放废物处理研究现状 第三节我国快堆高放废物研究现状分析 和主要问题 第四节建议 参考文献
202X
中国核燃料循环技术发展战 略报告(中国科学院编)
核燃料循环PPT课件
(3)加入沉淀剂使铀化学
浓缩物沉淀 (4)将沉淀物洗涤、压滤、
提取铀
干燥
3.产品
铀化学浓缩物(黄饼)
(1)重铀酸钠
(1)重铀酸氨 含铀量40%-70%仍含大量
黄饼
杂质
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铀的加工冶炼
铀的精制: 1.目的
精制盐过程,生成核纯度的铀 将铀化学浓缩物(重铀酸钠、重铀酸氨) 转化成易于氢氟化的铀氧化物 2.精制方式 (1)离子交换法 (2)溶液萃取法 (3)分布结晶法 3.产品 铀氧化物(U3O8、UO2等)、四氟化铀(UF4)等 4.煅烧
5.我国逐步发现了花岗岩型38%、火山岩 型22% 、砂岩型19.5%和碳硅泥岩型16% 四大类型的铀矿床
北方铀矿区以火山岩型、砂岩型为主地 浸
南方铀矿区以花岗岩型为主堆浸
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铀 矿 的 开 采 铀 矿 开 采 是 生 产 铀 的 第 一 步 。 它 的 任 务 是
把工业品位的铀矿厂从地下矿床中开采出
则积聚在收集器的端板上。已知拥有实际的等离子体实验计划的国家只有美国和
法国。
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燃料元件的制备
化工过程(将UF6转化为UO2)压制过程(陶瓷) 元件总装组件组装
燃料芯块
压水堆燃料组件
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重水堆燃料组件
燃料元件的制备
核燃料循环与材料
核燃料循环与材料
1 核燃料循环的定义和意义
核燃料循环指的是核燃料的整个寿命期内的加工、使用和后处理等过程。它的意义在于促进核能的可持续发展。
2 核燃料循环的流程
核燃料循环的主要流程包括:燃料制备、燃料使用、燃料后处理和废物管理等四个阶段。其中,燃料制备包括铀矿石采选、选冶、浓缩和加工等;燃料使用包括核反应堆中燃料的使用、燃耗分析和辐照损伤评估等;燃料后处理包括燃料元件的分解、提取和分离等;废物管理则包括放射性废物的处理、转运和储存等。
3 核燃料循环的好处
核燃料循环有以下好处:
(1)减少核废物的产生;
(2)提高铀燃料的利用率;
(3)促进核能的可持续发展;
(4)保障能源安全。
4 核燃料循环的挑战
核燃料循环也面临一些挑战,包括:
(1)技术难度高;
(2)投资成本大;
(3)对环境和人体安全的风险不能忽视。
5 材料在核燃料循环中的作用
材料在核燃料循环中扮演着重要的角色。例如,钢铁、铜、铝、
铝合金等金属材料在核反应堆中用于支撑燃料元件,载体和结构件等。在燃料后处理过程中,铀、钍等元素需要用到特殊的抽提剂和萃取剂
等化学材料。此外,石墨、氧化铝等材料也在核燃料循环中发挥着重
要作用。
6 材料与核燃料循环的研究方向
研究方向包括:制备高效的燃料元件,开发新型燃料,设计稳定
可靠的燃料隔离体,加强废物管理的技术,提高材料与核辐射的耐受
性等。在核燃料循环中的应用材料研究,是核能科技的重要领域之一,也是我国能源安全和国防建设的重要一环。
什么是核燃料循环?
什么是核燃料循环?
随着人类对能源的需求不断增长,原子能作为清洁、高效的能源逐渐
被重视。核燃料循环作为核能的重要组成部分,其意义不言而喻。那么,核燃料循环到底是什么呢?
一、什么是核燃料循环?
核燃料循环是指将核燃料材料经过多个阶段进行加工和处理,使其在
反应堆中逐渐消耗,最终形成高放射性核废料并进行处理和贮存的过程。这一过程可以大致分为核燃料制备、利用、后处理和最终处置等
阶段。
二、核燃料循环的优势
核燃料循环有着重要的优势,其中最为关键的是资源利用效率的提高。目前,只有不到1%的天然铀可以直接用于核能发电,而经过核燃料循
环后,可将燃料利用率提高到95%以上,从而更充分地利用有限的铀
资源。此外,核燃料循环也推动了核技术的发展与更新,有助于不断
提升核能发电的可靠性、安全性和经济性。
三、核燃料循环的技术路线
1.核燃料制备阶段
核燃料制备阶段的主要目的是制备反应堆所需要的核燃料,包括铀和钚等。其中,铀燃料的制备是最为常见的一种。其主要有两种方法:浓缩铀加工和再处理重燃料。浓缩铀加工是将天然铀中的铀-238、铀-235和铀-234等同位素分离提纯而成的核燃料。而重燃料再处理则是将使用过的核燃料进行加工处理,将其中可利用的铀和钚分离出来,以作为再次利用的燃料。
2.核燃料利用阶段
核燃料利用阶段是核燃料循环过程中最为重要的一环。核燃料在反应堆中发生核裂变反应,并释放出能量,用于驱动发电机发电。核裂变还将产生一系列的核废料和中子等反应产物,这些产物对燃料的使用和运行都会产生一定的影响。
3.核燃料后处理阶段
核燃料后处理阶段是将使用过的核燃料按照规定的程序进行处理,去除其中对人体健康产生危险的放射性物质,同时将能够再次利用的物质进行回收和重复利用。核燃料后处理涉及到的主要技术包括化学分离、浸出、精炼等。