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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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
核工业西南地质局二八Ｏ研究所
核工业华南地质局二九. Ｏ研究所
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铀矿石
种类
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湖南彬州放射性选矿厂
特点
• 中国第一个铀矿 • 选矿厂位于矿附近 • 苏联技术 • 建于1960年 • 磁选分离
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铀矿石的加工－冶炼
Uranium Ore Processing
铀含量
• 铀矿石中的铀含量只有千分之二
铀矿石平均含铀品位为：0.15％ 富矿：>0.4%
铀的矿冶工艺
• 从铀矿中提取、浓缩、纯化精制天然铀产品的过程
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核燃料循环系统
铀矿石开采和冶炼
铀转化
铀同位素浓缩
前端
核燃料元件制造
核电站
乏燃料后处理
后端
废物处理
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核燃料的制造
冶炼
转化
矿石 组装
黄饼
六氟化铀
烧结
浓缩
芯块
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组件
6.2 核燃百度文库循环前端
世界铀资源 铀矿地质勘查 铀矿石开采和选冶 Mining 铀水冶
Uranium Ore Processing
• 沥青铀矿
• 钾钒铀矿
铀含量
• 铀矿石平均含铀品位为：0.15％
• 富矿：>0.4%
储量测量：
• 航空测量 • 谱仪
铀矿石
铀储量
• 探明储量：经过地质勘探，计算分析，得到的具体储量
• 预测储量：铀的矿床、矿田和成矿区域中比较有利的地区，根据 这些地区的成矿条件推算出来的
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放大10000倍
铀化合物的转化
Conversion (UO2, UO3, UF4, UF6, U3O8, U)
铀的浓缩
Uranium Enrichment
核燃料元件制造
Fuel Fabrication (AGR, FBR, GCR, LWR, MAGNOX, MOX, PHWR, RBMK, Pellets)
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世界铀资源
勘定储量：5Mt 推测储量：25Mt 包括海水中的铀：25Gt 世界上重要的铀矿资源国家
• 澳大利亚44％ • 哈萨克斯坦20％ • 加拿大18％ • 南非8％ • 美国、独联体、刚果、尼日利亚等
我国的东北、西北、西南及中南地区都蕴藏有铀
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世界铀资源分布
加拿大
哈萨克斯坦
• 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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我国铀矿分布图
新疆
河北
陕西
云南
江西 浙江 湖南
广西 广东
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我国的铀矿分布
已探明的铀矿
• 大小铀矿床(田)200多个 • 矿床以中小型为主
主要分布
• 江西、广东、湖南、广西，以及新疆、辽宁、云南、河北、内蒙 古、浙江、甘肃等省(区)
主要的铀矿床
• 相山铀矿田、郴县铀矿床、下庄铀矿田、产子坪铀矿田、青龙铀 矿田、腾冲铀矿床、桃山铀矿床、小丘源铀矿床、黄村铀矿床、 连山关铀矿床、蓝田铀矿床、若尔盖铀矿床、芨岭铀矿床、伊犁 铀矿床、白杨河铀矿床
已经建成和新建的厂矿
• 衡阳铀矿、郴州铀矿、大浦街铀矿、上饶铀矿、抚州铀矿、乐安 铀矿、翁源铀矿、衢州铀矿、澜河铀矿、仁化铀矿、本溪铀矿、 蓝田铀矿、伊犁铀矿等
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铀矿石开采Mining
地位和作用
• 从地下矿床中开采出工业品位的铀矿石
• 或将铀经化学溶浸，生产出液体铀化合物
铀的开采
• 露天开采：露天出入沟
用于埋藏较浅的矿体
方法剥离表土和覆盖岩石，使矿石出露，然后进行采矿
穿孔爆破、采装、运输和排土
机械化程度高、生产能力大、生产成本低、劳动条件好
影响铀矿床工业的主要因素
• 矿石品位 • 矿床储量 • 开采条件
普查勘探工作程序
• 区域地质调查、普查和详查、揭露评价、勘探等 • 地形测量、地质填图、原始资料编录等 • 我国需要5年以上的时间
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铀矿地质勘查
野外勘探
遥感合成图
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铀矿
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铀矿地质勘探
核工业地质局
核工业总公司
核工业北京地质研究院
核工程导论
第六章 核燃料循环
Nuclear Fuel Cycle
张继革
上海交通大学
20.10
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第六章 核燃料循环
6.1 核燃料循环体系 6.2 核燃料循环前端 6.3 堆内燃料循环 6.4 核燃料循环后端
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6.1 核燃料循环体系 Nuclear Fuel Cycle
前端 后端
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Nuclear Fuel Cycle
铀矿石
铀矿
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中国第一块铀矿石
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我国的铀资源
中国是铀矿资源不甚丰富
我国铀矿探明储量居世界第10位之后，不能适应 发展核电的长远需要
矿床规模以中小为主
矿石品位偏低
• 一般在千分之一含量就要开采，成本较高 • 开发堆浸、地浸技术，可降低成本
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
提炼方式
• 铀的选矿
重力选矿、磁选选矿、放射性选矿
• 铀的水冶
将铀溶解的化学反应过程（用酸或碱的水溶液）
• 铀的纯化
从纯净的溶液中提取铀（浓缩和纯化使铀和杂质分开）达到较高和 核纯级要求的产品 (天然铀)
产品
• 固态铀化学浓缩物
铀水冶 重铀酸铵（黄.饼）、三碳酸铀铵
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纯化精制 核纯度的铀氧化物（ U O 黄饼）