核电站的铀从哪里来 _经验常识

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核电站的核原料主要是铀，其中大约有20%-30%的铀会经过精炼加工，成为铀-235,也就是我们常说的裂变产物。其中大部分是经过核燃料循环得到，而剩下部分则是以裂变产物中更低量的物质——钚-239为基础通过核反应堆发电。铀是最安全、最清洁、利用率最高的核燃料。但是它同时也是放射性极强的金属，存在放射性衰变和污染。
1.精炼加工
精炼加工过程主要包括脱除杂质、浓缩和加工、热处理、过滤、冷却、分离等工艺。铀矿的铀含量较高，浓缩后的产品质量较好，但铀纯度相对较低，通常只有20%-30%的铀通过精炼加工后成为铀-5:5:1-20:1 (2H2S),大约只有50克左右的铀进入核电站使用。在核电站中，铀中的高浓缩铀被提取出来后，需要进一步去除过多的高浓度铀杂质。目前国际上主流设计的处理工艺为先用氢裂变反应生成裂变产物中的氢气和一氧化碳，再把裂变产物转化为氧化铀和燃料衰变产物。这个过程需要进行两次处理：第一次处理是将裂变产物进行裂变反应并分离出裂变产物中的钚-239至燃料裂变产物中；第二次处理则是将裂变产物转化为铀-235至燃料裂变产物中的钚-239-185至燃料衰减剂。所以两次反应产生核原料是铀冶炼厂获得铀原料最主要途径。
2.核燃料循环
核燃料循环，就是从核燃料的分离到最终变成有用的电力的过程。它是利用核能发电的基础。目前世界上已经成功运行发电功率超过100万千瓦的核电站中，有70%左右是采用核燃料循环发电的方法。核燃料循环主要分为四个阶段：第一阶段把燃料从一堆堆铀矿石中分离出来；第二阶段把分离出来的铀-235变成铀-238和钚-239;第三阶段把铀-235转化为乏铀排放物；第四阶段把其他放射性物质变成放射性废物。
3.钚239形成裂变产物的过程
第一步：把钚-239熔化，冷却后加入到反应釜中。第二步：生成一个裂变产物——铀-235,此时的裂变过程和同位素分裂相似。当反应温度降低到绝对零度以下时，开始生成钚239;当反应温度继续降低至绝对零度以下时，开始合成其它合金的核燃料——钚239 。第三步：反应堆工作时分离出钚239和其他合金，同时还会释放大量的中子。当这种核燃料循环后，将产生更多的新核材料以及更少的环境污染。因此这部分核电站所使用到的材料均是从实验室或天然铀中提取制作而成。
4.核废料处理
在我国，随着核能的不断发展，核电站也在不断的改进和扩建，现在我国核电总装机容量已达650万千瓦，占全国电力装机容量的1/5以上。在这些核电站中，使用时间最长的是压水堆，其寿命一般在30年左右。而在这些核电站退役后，核废料将会被送往专门的处置场进行处理。目前我国已经建立了专门处理核废料的工厂，通过放射性同位素的衰变及物理特性的综合处理与研究手段实现对核废料的减量化与资源化综合利用，将产生大量高放射性高辐射量、强辐射物理特性的核废料。根据目前研究情况来看，未来我国处理核废料的主要方向是：中低放射性低残留核废料直接放入专门的处置场进行处理；中低放放射性高残留物及乏燃料后处理。
5.使用
【核电站的铀从哪里来】核电站运行后，还需要将一些乏燃料再次转化成钚-239 。钚-239可以直接用在国防领域和核工业，而铀可以作为核燃料的一种，可以通过核电站反应堆发电。乏燃料是一个重要的核副产品，它可产生稳定而有选择性的核素（钚-116)、同位素（钚-290)、贵金属（铂、钯、铑、金、银等）、可裂变燃料（铀-235)和放射性废物。在核能产业中，乏燃料是核燃料的一种，铀是核裂变燃料的一种。核能产业以此为基础形成了核科技、核材料和相关技术三大支柱产业，是核工业四大支柱产业之一和高新技术产业之一。在核科技领域中，核燃料和反应堆用铀具有重要意义，是保障核能产业发展、提高核工业科技水平、提升核材料利用率和核安全水平、推动核工业绿色低碳发展以及实现国民经济可持续发展的重要物质基础。

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