最新核燃料循环完

81
118
236
8850
推测储量：25Mt
405
590 1180 44250
包括海水中的铀：25Gt
40500
59000 11800 442500
1t天然铀的产能值（MWd/t）
5500*
86225
23600 47200 1770000
*: 分离工厂贫铀中U－235含量取0.2％
压水堆1717型燃料组件、控制组件及燃料棒
4.6 燃料元件制造
重水堆燃料组件的制作
天然UO2为陶瓷燃料芯 块、锆-4包壳及结构材料， 短棒束型燃料组件。
重水堆燃料棒束组件由
UO2芯块、锆包壳、石墨中 间层、端塞、隔离块、支承 垫和端板七个部分组成。
典型的制造工艺过程可
分为三步：锆-4合金结构 件的加工、燃料棒的制备、
采用天然铀的反应堆则将铀浓缩物转化为UO2。 主要厂商是Cameco及为本国提供需要的阿根廷、 罗马尼亚、印度和中国的工厂。
4.4 转化
黄饼
六氟化铀
铀转化工厂
中国有三座铀转化厂，主要集中在中国的西北地区
即将建成在四零四厂的中国最大的集中铀转化厂，是我国规模 最大的六氟化铀生产厂
4.5 浓缩
现在运行的大多数核
4.8 核燃料的处理
放射性废物的处理和处置 放射性废物通常定义为“含有放射性核素
或受放射性核素污染的预期不再使用的任何 材料，且放射性核素的浓度或放射性污染水 平大于管理部门规定的豁免水平。”
4.3 勘探与采冶
遥感合成图
铀矿地质研究 铀矿勘查 露天开采，地下开采 主要工艺：地浸、堆浸 2013年产量5.8万吨铀 数字化矿山
浸出
黄饼
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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
废物处置：高、中、低放射性废物
4.8 核燃料的处理
核燃料的后处理 （1）回收剩余的易裂变核素235U和Pu 或233U及可转换核素238U或232Th。 （2）提取有用的裂变产物90Sr、137Cs 和超铀元素Np、Am和Cm。 （3）去除长寿命的放射性核素和中子 吸收截面大的裂变产物，对放射性废物 进行处理和处置。
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
放大10000倍
铀矿
铀矿石
中国第一块铀矿石
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
铀矿地质勘查
野外勘探
遥感合成图
铀矿
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
核工业航测遥感中心
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
主要生产商：Areva、西屋公司、 GNF 、TVEL 、CNNC
4.6 燃料元件制造
压水堆燃料组件的制作 1. 基本结构
图给出了压水堆正方形 燃料组件的示意图。
压水堆的燃料组件：正 方形或六角形
控制棒导向管、上管座 和下管座、定位格架。
燃料棒靠定位格架保持 位置，在上、下管座之间留 有燃料棒热膨胀间隙。
燃料棒束的组装和检查。
CANDU-6型重水堆燃料棒束组件
4.7 堆内使用和水池暂存
28
4.8 核燃料的处理
乏燃料处理：对堆中用过的核燃料进行处理的过程。
主要工艺：PUREX萃取法回收钚和铀。MA、LLFP。
采用后处理路线的国家：俄罗斯、法国、英国、日本、 印度、中国等。
后处理能力（tHM/年）：法国2000 ，英国2400，日 本800，俄罗斯400，印度260。中国中试厂。全世界 每年卸出乏燃料1万吨。
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
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
4.4 转化
将采冶得到的铀浓缩物中的铀转换 为六氟化物(UF6)的物理/化学过程
UF6转化主要厂商：加拿大 Cameco, 法国Areva, 美国 ConverDyn, 俄罗斯Rosatom, 中 六氟化铀 国CNNC。年产量5.7万吨UF6 。 (天然U-235丰度0.711%)
U235
电站都需使用浓缩后
的铀
分离功单位(SWU)
方法：离心、扩散，
研发激光分离技术
天然铀 （0.711%U235）
低浓缩铀 （2-5%U235）
主要浓缩厂：Urenco, Rosatom, CNNC 等, USEC
2013年产量4.7万吨SWU
与后处理同属核扩散敏感技术
铀浓缩
铀－235同位素的浓度 天然铀：0.712％（CANDU） 浓缩铀：2(轻水堆)~10％，低浓缩铀、高浓缩铀 贫料铀：0.2%（未料）
核燃料循环完
6.1 核燃料循环 Nuclear Fuel Cycle
前端 后端
世界铀资源分布
加拿大
哈萨克斯坦
美国
价格
南非
澳大利亚
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
天然铀资源
用于热中子反应堆
不回收核 回收核燃料
燃料
并复用钚
复用钚
用于快中 子反应堆
勘定储量：5Mt
铀浓缩 --同位素分离
铀同位素分离扩散机群
Gaseous diffusion
铀同位素离心级联
Ultracentrifugation
日本的浓缩厂
青森県上北郡六ヶ所村大字尾駮字野附
铀同位素分离扩散机群
4.6 燃料元件制造
全世界需求量超过6000tHM，压 水堆4000tHM, 沸水堆约 2000tHM，还有重水堆元件，目 前全球产能大于需求。