铀从矿石到核燃料都经历了什么?

kuaidi.ping-jia.net  作者:佚名   更新日期:2024-05-04
核燃料的处理过程是什么?

可在核反应堆中通过核裂变或核聚变产生实用核能的材料。重核的裂变和轻核的聚变是获得实用铀棒核能的两种主要方式。铀235、铀233和钚239是能发生核裂变的核燃料,又称裂变核燃料。其中铀235存在于自然界,而铀233、钚239则是钍232和铀238吸收中子后分别形成的人工核素。从广义上说,钍232和铀233也是核燃料。氘和氚是能发生核聚变的核燃料,又称聚变核燃料。氘存在于自然界,氚是锂6吸收中子后形成的人工核素。核燃料在核反应堆中“燃烧”时产生的能量远大于化石燃料。1千克铀235完全裂变时产生的能量约相当于2500吨煤。
已经大量建造的核反应堆使用的是裂变核燃料铀235和钚239,很少使用铀233。至今由于还未有建成使用聚变核燃料的反应堆,因此通常说到核燃料时指的是裂变核燃料。由于核反应堆运行特性和安全上的要求,核燃料在核反应堆中“燃烧”不允许像化石燃料一样一次烧尽。为了回收和重新利用就必须进行后处理。核燃料后处理是一个复杂的化学分离纯化过程,曾经研究过各种水法过程和干法过程。目前各国普遍使用的是以磷酸三丁酯为萃取剂的萃取法过程,即所谓的普雷克斯流程。
核燃料后处理过程与一般的水法冶金过程之最大差别是它具有很强的放射性和存在发生核临界的危险。因此,必须将设备置于有厚的重混凝土防护墙的设备室中并实行远距离操作以及采取防止核临界的措施。所产生的各种放射性废物要严加管理和妥善处置以确保环境安全。实行核燃料后处理,可更充分、合理地使用已有的铀资源。

1.已知的铀矿物有一百七十多种,但具有工业开采价值的铀矿只有二、三十种,其中最重要的有沥青铀矿(主要成分为八氧化三铀)、品质铀矿(二氧化铀)、铀石和铀黑等。很多的铀矿物都呈黄色、绿色或黄绿色。有些铀矿物在紫外线下能发出强烈的荧光,我们还记得,正是铀矿物(铀化合物)这种发荧光的特性,才导致了放射性现象的发现。
2.有放射性。
3.国外铀资源主要分布在美国、加拿大、南非、西南非、澳大利亚等国家和地区。据估计,国外已探明的工业储量到1972年已超过一百万吨。随着勘探活动的广泛和深入,铀储量今后肯定还会增加。我国铀矿资源也十分丰富。
4.有危险,沥青就是有微弱放射性的,居里夫人从沥青里提炼礌时就得病了。

要了解铀从矿石到核燃料都经历了什么,就要知道铀为什么能够做核燃料,我们大家都知道同位素半衰期越长,就越接近于稳定,铀238半衰期45亿年,铀235半衰期为7亿年,对于我们人类的寿命来说,这几乎可以看成是稳定、极其稳定的核元素了,铀矿在开采之后要经历很多个阶段,要经过提取、精制、转化、浓缩、燃料元件制造等过程。

由于铀矿具有放射性,通过测量铀矿的射线强度,可以用来计算铀矿储量以及确定有没有开采价值,铀的提取是指用化学试剂把矿石中铀的应用组份转化为可溶性化合物,就是把铀从固态转为液态,再用固液分离技术把含铀的浸出液与矿渣分离 。

然后用离子交换、萃取、沉淀等方法对浸出液进行浓缩,制得铀的化学浓缩物,也就是“黄饼”,制得黄饼后还要对铀化合物进行精制,经过精制的铀化合物还要通过铀转化过程转化为天然气态的六氟化铀,这个过程一般是先将铀氧化物转化为四氟化铀,再将四氟化铀通过高温氟化转化为六氟化铀。

接下来就要进行铀浓缩环节,铀浓缩环节也就是将铀进行富集,要利用铀235和铀238的原子核质量数的微小差别将它们分离,以达到富集铀235的目的,通常要采用气体扩散法和气体离心法,这也就是为什么需要用铀转化来将固态的铀氧化物转化为气态的六氟化铀,燃料元件制造的过程首先要用六氟化铀为原料通过化工转化制备二氟化铀粉末,再将粉末进行均匀压制 接收磨削、清洗干燥,成为二氟化铀陶瓷体,再装入细长的合金材料套管内,就是燃烧棒。 



铀矿在开采之后要经历很多个阶段,要经过提取、精制、转化、浓缩、燃料元件制造等过程。

先从含有铀的矿石中提取铀,之后将其浓缩成同位素铀-235,之后制成芯块

要了解铀从矿石到核燃料都经历了什么,就要知道铀为什么能够做核燃料,我们大家都知道同位素半衰期越长,就越接近于稳定,铀238半衰期45亿年,铀235半衰期为7亿年,对于我们人类的寿命来说,这几乎可以看成是稳定、极其稳定的核元素了,铀矿在开采之后要经历很多个阶段,要经过提取、精制、转化、浓缩、燃料元件制造等过程。

一颗原子弹的成本有多高?光是提纯铀的过程,就是在烧钱



  • 天然铀矿石是如何变成核电站发电的核燃料的?
    答:接下来,黄饼经过提纯和煅烧,转化为八氧化三铀,这个过程是迈向核燃料的关键一步。提纯阶段,铀化学浓缩物通过萃取、离子交换或分布结晶方法提升至核能所需的极高纯度。直接从矿石到四氟化铀的简化工艺,也显示出科技的进步。
  • 铀从矿石到核燃料都经历了什么?
    答:铀矿在开采之后要经历很多个阶段,要经过提取、精制、转化、浓缩、燃料元件制造等过程。由于铀矿具有放射性,通过测量铀矿的射线强度,可以用来计算铀矿储量以及确定有没有开采价值,铀的提取是指用化学试剂把矿石中铀的应用组份...
  • 简单几步告诉你,核电站的核燃料是怎么得来的
    答:铀自然界中能够找到的最重的元素,自然界中存在三种同位素,均带有放射性,半衰期(数亿年~数十亿年)非常长。此外还有12种人工同位素(铀-226~铀-240)。用于核燃料的铀主要为铀235,而天然铀中铀235的含量为0.7%、铀...
  • 铀提炼的大体方法原理
    答:然而,铀核裂变现象发现后,铀变成了最重要的元素之一。这些“废料”也就成了“宝贝”。从此,铀的开采工业大大地发展起来,并迅速地建立起了独立完整的原子能工业体系。铀是一种带有银白色光泽的金属,比铜稍软,具有很好...
  • 铀是怎么从矿中提炼出来的?矿工有危险吗?
    答:据估计,国外已探明的工业储量到1972年已超过一百万吨。随着勘探活动的广泛和深入,铀储量今后肯定还会增加。我国铀矿资源也十分丰富。4.有危险,沥青就是有微弱放射性的,居里夫人从沥青里提炼礌时就得病了。
  • 铀矿是怎么运输到核电站的?
    答:不论是未辐照还是辐照过的核燃料,对运输容器的设计和制造都有严格的要求。假设一个装运核燃料的容器由火车托运,经过铁路桥时发生事故,由火车上掉落到9米下的高速公路上,又滑落到1米下的一根直径15厘米、长20厘米的钢...
  • 铀是怎么合成的
    答:从反应维中卸出来的核燃料一般叫辐照燃料或“废燃料”。烧剩下的煤渣一般都丢弃不要了,可这种不能再使用的废燃料却还大有用处呢!废燃料之所以要从反应堆中卸出来,并不是因为里面的裂变物质(铀235)已全部耗尽,而是因为...
  • 铀是谁发现的?
    答:铀是1789年由马丁·海因里希·克拉普罗特发现的。铀化合物早期用于瓷器的着色,在核裂变现象被发现后用作为核燃料。铀是致密而有延展性的银白色放射性金属。铀在接近绝对零度时有超导性,有延展性。铀的化学性质活泼,能和...
  • 核能的核能知识
    答:核燃料循环通常分为前端和后端两部分,前端包括铀矿勘探、铀矿开采、矿石加工(包括选矿、浸出、提取和沉淀等工序)、精制、转化、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进行处理、贮存...