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核燃料生產過程

核燃料生產過程

本帖介紹的是民營電廠核燃料生產過程
事實上,核能大多脫離不了軍事背景,核子動力航空母艦與潛艇也是使用核燃料推動
我們來看看吧!

鈾礦石中含鈾量通常不高,其放射性主要來自伴隨的鐳和氡,鈾本身的放射性是相當有限的;所以,礦山開採,做好通風是必要的(帶走氡);而鐳等則在水冶廠生產過程中,被甩到尾渣裡了(尾礦壩)。

水冶廠出來的產品,因為礦石成分不同,採取的方法也有差別,黃餅是通行的稱呼,但重鈾酸銨或者三碳酸鈾醯銨(鈉)等也是常見產品;其中雜質也和礦石、技術有關,除雜比較好的可以稱為核能純產品。核能純產品純化很簡單,否則就要經過再純化,以進一步去除產品中的雜質(和放射性元素無關,比如鐵鈣鎂釩等)。


這個就是黃餅,很乾燥,顏色有點像雞蛋黃。

裝黃餅的桶

此時工作人員不需特別防護



純化後的鈾化合物,經過幾個步驟,逐步轉化成六氟化鈾,以便於利用氣體離心機進行分離濃縮(六氟化鈾加熱後就成為氣態,冷卻後就是結晶)。

分離濃縮就是透過氣體離心機的級聯,將天然鈾中濃度0.7%左右的鈾235,逐步濃縮到4.5%左右;這個過程是以六氟化鈾形勢存在的,濃縮後的低濃縮鈾4.5%左右,而分離後的尾料就是貧料(貧鈾),其中含有0.2--0.3%的鈾235。


製胚


燒結

燃料芯塊,裝入鋯管中,加上附件(氣室、彈簧等,少量氣體),封裝後就成了燃料棒。



燃料棒,按照一定位置,逐支插入、固定在燃料組件(一個框架,其中包含有控制棒導管、攪渾格架和鎖緊機構等)中,安裝成為核燃料組件。

安裝了控制棒的核燃料組件






反應爐爐芯,可以看看核燃料組件排列佈置方式,所謂157、177爐芯,指的就是爐芯裝載燃料組件的數量。

這個是爐芯模型,可以看到核燃料組件怎麼排列和插入的。

爐芯換料

爐芯換料


貧乏燃料組件運輸車和碰撞試驗



核電廠警衛圖

貧乏燃料在經過幾年時間冷卻後,運輸到後處理廠,再次儲存在水池裡

在經過檢測,可以進行再處理後,將貧乏燃料組件中的燃料棒,利用機械絞斷,浸泡在硝酸溶液中,其中的陶瓷芯塊溶解,鋯管則回收利用

回收後的金屬經過鍛壓

變成金屬錠

儲存金屬錠的運輸罐



而溶解在硝酸中的燃料芯塊,分離出鈾和鈽後,高放射性廢物燒結成陶瓷,儲存在罐內,進行填埋處置。

而回收的鈾可以摻混或者再次濃縮,製成新燃料鈽,以氧化鈽的形式儲存,或者添加到氧化鈾中,做成MOX燃料。這個是新燃料組件。

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