核电站的燃料是哪种核素?
目前多数使用的是二氧化铀(UO2)制成的陶瓷棒状元件,其中U-235含量在2.45%左右,其余为U-238。也有使用MOX燃料的,里面是二氧化铀(UO2)和二氧化钚(PuO2)混合燃料。
采用天然铀作为核燃料
用重水作慢化剂的热中子反应堆。可以用重水、普通水、二氧化碳和有机物作冷却剂。重水的热中子吸收截面很小,可以采用天然铀燃料。铀燃料的利用率高于轻水堆,烧过的燃料的235u含量仅为0.13%,乏燃料不必进行后处理。这种堆可以作为生产堆、动力堆和研究堆使用。堆内中子经济性好,可生产氚和发展成为先进的转化堆。堆内重水装载量大,反应堆造价较高
玩火自焚:日本发展钚基核燃料,导致空前核灾难
据BBC报道,前英国政府辐射事务顾问巴斯比博士表示,日本核电站的问题极为严重,尤其令人担心的是福岛核电站三号反应堆。他称,该反应堆现在遇到了麻烦,因为它使用的是一种不同的燃料:它不是铀,而是一种铀钚混合燃料,而钚是极为危险的,因此一旦这种物质泄漏出来,将使海啸灾难雪上加霜。
钚是世界上毒性第二大的物质。一片药片大小的钚,足以毒死2亿人,5克的钚足以毒死所有人类。钚的毒性比砒霜大4.86亿奥倍,一旦泄露入太平洋全人类都玩完!
忍功高超的日本,一直狡猾的利用核电站,偷着发展核武新技术,此前,日本政治家多次威胁性的暗示日本可以迅即制造出核武器。
2006年11月30日,日本外相麻生太郎在国会安全委员会宣称,日本“有能力制造核武器”;
前自由党党首小泽一郎宣称:日本制造核武器非常简单,我们的核电厂里有足够的钚元素,足可以制造三四千个核弹头。日本一朝之间就可以拥有数千枚核弹头,如果到那一步,日本的军事力量将不会输给任何人;
其政界狂人石原慎太郎多次表示,日本如果觉得必要,就可在极短时间——三四个月内制造出萝卜头;
野心勃勃的日本人甚至计划在21世纪登月,从蕴藏丰富的月球上取回氘和氚,而氘和氚恰恰是制造氢弹的主要材料。
据统计,日本借口解决核电站原料供应,已从欧洲购进超过50吨的钚和40吨的浓缩铀,是亚洲储存这种核物质最多的国家,在适当时候,它完全有能力把其转化为现实的核力量。钚是世界上第二毒的放射性元素,是原子能工业的重要原料,可作为核燃料和核武器的裂变剂。投于长崎市的萝卜头(胖子),就是使用了钚制作内核部分。
伦敦国际战略研究所指出,遍布日本国内的快速增殖核反应堆,可有效提炼可裂变的核材料钚-239。核武器专家们把钚-239丰度大于93%的钚定义为“武器级钚”,丰度低于93%、高于82%的钚定义为“反应堆级钚”,5-10公斤的武器级钚就能制成威力相当于美国投在广岛的萝卜头。
日本不但拥有足够的核原料储备,而且还有数十个属于自己的核电站,可以源源不断的生产。值得一提的是,其它国家核电站大多使用的是普通的铀氧化物作为核燃料,只有日本使用的是铀钚混合氧化物,而这种燃料要比普通燃料贵两到三倍。其唯一的好处,就是在反应堆运转的同时,可以产生大量的钚,而这又是制造先进核弹必不可少的原料;同时,日本的核反应堆使用的是快增殖反应堆,它并不比常规反应堆效率更高,而且安全性也有问题,但胸怀大志的日本人,却固执、牵强并千方百计的使用这种方式发电,其司马昭之心,不问可知。
然而,人不如天算,出来混,总是要还的。
2011年3月11日,这个被称为东亚911的日子,突然降临了日本。
伴随着九级地震所引发的海啸,不但席卷了本州北部,泡坏了拒不转场的28架日本最先进的F2战斗机,冲毁了数十架民航机之外,也将福岛核电厂抛进了历史的深渊。
屋漏偏逢连夜雨,在核电站的多种备用措施,居然全都失灵的情况下,日本还是果断的拒绝了来自米国的国际援助,但就其应对措施看,显然很不及格。在12号晚间传出的日本处置措施看,虽然到现在为止,死了数百个自卫队士兵,但显然并未达到融芯降温的目标。
迫不得已之下,山穷水尽的日本人,只好请求国际援助,反应堆应变方面请了米国专家,污染区防化处理方面,偷偷接受了包括中国和俄罗斯在内的数百位防化特种兵。
然而,事情还没有完,在接下来的24小时里,世界各国将会对是否从日本进行全面的撤侨,进行公开的表态。而这,不但将直接导致蔓延全日本的核恐慌,也会使多日来日本政府辛辛苦苦遂行的新闻管制努力,付诸一旦。
现在正值春天的盛行西风季节,盛行西风又称中纬西风,由南北纬30度附近的副热带高气压带流向南北纬60度附近的副极地低气压带。由于地球自转偏向力的作用,盛行西风在北半球右偏为西南风,在南半球左偏为西北风,但都具有从低纬吹向高纬的趋势。
天佑中华的盛行西风,会将核辐射吹向太平洋方向,也许会让核辐射转一圈,绕过美国和欧洲,转到新疆地区,暂不至于对中国造成影响。
日本人这种处心积虑的核姿态告诉我们:受过心理刺激的族群,不但容易玩火自焚,更会对其周边环境,构成致命性的不良影响。为杜绝类似事件的再次发生,我们或应要求对日本进行全面的核查,将其核工厂交由IAEA管理,以帮助日本成长为东亚和平暨安全环境的促进者。
钚的资料:
钚(英语:Plutonium,台湾译作钸)原子序数为94,元素符号是Pu,是一种具放射性的超铀元素。它属于锕系金属,外表呈银白色,接触空气后容易锈蚀、氧化,在表面生成无光泽的二氧化钚。金属钚在空气中会产生氧化物和氢化物,其体积最大可膨胀70%,屑状的钚能自燃。它也是一种放射性毒物,会于骨髓中富集。因此,操作、处理钚元素具有一定的危险性。钚是天然存在于自然界中的质量最重的元素。它最稳定的同位素是钚-244,半衰期约为八千万年,足够使钚以微量存在于自然环境中。
钚最重要的同位素是钚-239,半衰期为2.41万年,常被用制核子武器。钚-239和钚-241都易于裂变,即它们的原子核可以在慢速热中子撞击下产生核分裂,释放出能量、伽马射线以及中子辐射,从而形成核连锁反应,并应用在核武器与核反应炉上。
钚-238的半衰期为88年,并放出α粒子。它是放射性同位素热电机的热量来源,常用于驱动太空船。
钚-240自发裂变的比率很高,容易造成中子通量激增,因而影响了钚作为核武及反应器燃料的适用性。
分离钚同位素的过程成本极高又耗时费力,因此钚的特定同位素时几乎都是以特殊反应合成。
1940年,格伦·西奥多·西博格和埃德温·麦克米伦首度在柏克莱加州大学实验室,以氘撞击铀-238而合成钚元素。麦克米伦将这个新元素取名 Pluto(意为冥王星),西博格便开玩笑提议定其元素符号为Pu(音类似英语中表嫌恶时的口语“pew”)。科学家随后在自然界中发现了微量的钚。二次大战时曼哈顿计划则首度将制造微量钚元素列为主要任务之一,曼哈顿计划后来成功研制出第一个萝卜头。关于钚元素的人体辐射实验研究并在未经受试者同意之下进行,二次大战期间及战后都有数次核试验相关意外,其中有的甚至造成伤亡。核能发电厂核废料的清除,以及冷战期间所打造的核武建设在核武裁减后的废用,都延伸出日后核武扩散以及环境等问题。非陆上核试验也会释出残余的原子尘,现已依《部分禁止核试验条约》明令禁止。
铀(Uranium)的原子序数为92,元素符号是U。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238的含量为99.3%。天然铀的储量为430万吨。可提取的铀的储量 为240万吨。大多数反应堆使用浓缩铀 - 铀235。
铀的提取方法是:首先是,把矿石里的铀转化为六氟化铀。
每吨矿石中只含有约数公斤的铀,浓缩后压碎后再加工。所得到的粉末含70%的铀。
应用离心技术制造浓缩铀(高速旋转的气体离心机中心选出浓缩铀,最后变成棕色)。
棕色的粉末变成这样的药丸。其中含用于制造核燃料的二氧化铀。每颗药丸重7克,别小瞧这7克二氧化铀,它所释放出来的能量相当于570升的石油或730公斤的煤完全燃烧所产生的能量!你能想象到吗?
核能不是可再生能源,因为地球上的铀等矿产资源是十分有限的。
当一个中子轰击铀-235原子核时,这个原子核能分裂成两个较轻的原子核,同时产生2到3个中子和射线,并放出能量。如果新产生的中子又打中另一个铀-235原子核,能引起新的裂变。在链式反应中,能量会源源不断地释放出来。
扩展资料
反应堆是核电站的关键设计,链式裂变反应就在其中进行。反应堆种类很多,核电站中使用最多的是压水堆。
压水堆中首先要有核燃料。核燃料是把小指头大的烧结二氧化铀芯块,装到锆合金管中,将三百多根装有芯块的锆合金管组装在一起,成为燃料组件。大多数组件中都有一束控制棒,控制着链式反应的强度和反应的开始与终止。
压水堆以水作为冷却剂在主泵的推动下流过燃料组件,吸收了核裂变产生的热能以后流出反应堆,进入蒸汽发生器, 在那里把热量传给二次侧的水,使它们变成蒸汽送去发电, 而主冷却剂本身的温度就降低了。
从蒸汽发生器出来的主冷却剂再由主泵送回反应堆去加热。冷却剂的这一循环通道称为一回路,一回路高压由稳压器来维持和调节。
用铀制成的核燃料在一种叫“反应堆”的设备内发生裂变而产生大量热能,再用处于高压力下的水把热能带出,在蒸汽发生器内产生蒸汽,蒸汽推动气轮机带着发电机一起旋转,电就源源不断地产生出来,并通过电网送到四面八方。这就是最普通的压水反应堆核电站的工作原理。
参考资料来源:百度百科-核电
在居里夫妇发现镭以后,由于镭具有治疗癌症的特殊功效,镭的需要量不断增加,因此许多国家开始从沥青铀矿中提炼擂,而提炼过镭的含铀矿渣就堆在一边,成了“废料”。
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,具有很好的延展性,很纯的铀能拉成直径0.35毫米的细丝或展成厚度0.1毫米的薄箔。铀的比重很大,与黄金差不多,每立方厘米约重19克,象接力棒那样的一根铀棒,竟有十来公斤重。
铀的化学性质很活泼,易与大多数非金属元素发生反应。块状的金属铀暴露在空气中时,表面被氧化层覆盖而失去光泽。粉末状铀于室温下,在空气中,甚至在水中就会自燃。美国用贫化铀制造的一种高效的燃烧穿甲弹—“贫铀弹”,能烧穿30厘米厚的装甲锕板,“贫铀弹”利用的就是铀极重而又易燃这两种性质。
铀元素在自然界的分布相当广泛,地壳中铀的平均含量约为百万分之2.5,即平均每吨地壳物质中约含2.5克铀,这比钨、汞、金、银等元素的含量还高。铀在各种岩石中的含量很不均匀。例如在花岗岩中的含量就要高些,平均每吨含3.5克铀。依此推算,一立方公里的花岗岩就会含有约一万吨铀。海水中铀的浓度相当低,每吨海水平均只含3.3毫克铀,但由于海水总量极大,且从水中提取有其方便之处,所以目前不少国家,特别是那些缺少铀矿资源的国家,正在探索海水提铀的方法。
由于铀的化学性质很活泼,所以自然界不存在游离的金属铀,它总是以化合状态存在着。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。
虽然铀元素的分布相当广,但铀矿床的分布却很有限。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。
铀矿是怎样寻找的呢?铀及其一系列衰变子体的放射性是存在铀的最好标志。人的肉眼虽然看不见放射性,但是借助于专门的仪器却可以方便地把它探测出来。因此,铀矿资源的普查和勘探几乎都利用了铀具有放射性这一特点:若发现某个地区岩石、土壤、水、甚至植物内放射性特别强,就说明那个地区可能有铀矿存在。
铀矿的开采与其它金属矿床的开采并无多大的区别。但由于铀矿石的品位一般很低(约千分之一),而用作核燃料的最终产品的纯度又要求很高(金属铀的纯度要求在99.9%以上,杂质增多,会吸收中子而妨碍链式反应的进行),所以铀的冶炼不象普通金属那样简单,而首先要采用“水冶工艺”,把矿石加工成含铀60~70%的化学浓缩物(重铀酸铵),再作进一步的加工精制。
铀水冶得到的化学浓缩物(重铀酸氨)呈黄色,俗称黄饼子,但它仍含有大量的杂质,不能直接应用,需要作进一步的纯化。为此先用硝酸将重铀酸铵溶解,得到硝酸铀酰溶液。再用溶剂萃取法纯化(一般用磷酸三丁酯作萃取剂),以达到所要求的纯度标准。
纯化后的硝酸铀酰溶液需经加热脱硝,转变成三氧化铀,再还原成二氧化铀。二氧化铀是一种棕黑色粉末,很纯的二氧化铀本身就可以用作反应堆的核燃料。
为制取金属铀,需要先将二氧化铀与无水氟化氢反应,得到四氟化铀;最后用金属钙(或镁)还原四氟化铀,即得到最终产品金属铀。如欲制取六氟化铀以进行铀同位素分离,则可用氟气与四氟化铀反应。
至此,能作核燃料使用的金属铀和二氧化铀都生产出来了,只要按要求制成一定尺寸和形状的燃料棒或燃料块(即燃料元件),就可以投入反应堆使用了。但是对于铀处理工艺来说,这还只是一半。
我们知道,核燃料铀在反应堆中虽然要比化学燃料煤在锅炉中使用的时间长得多,但是用过一段时间以后,总还是要把用过的核燃料从反应堆中卸出来,再换上一批新的核燃料。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,而是因为能大量吸收中子的裂变产物积累得太多,致使链式反应不能正常进行了。所以,废燃料虽“废”,但里面仍有相当可观的裂变物质没有用掉,这是不能丢弃的,必须加以回收。而且在反应堆中,铀238吸收中子,生成钚239。钚239是原子弹的重要装药,它就含在废燃料中,这就使得用过的废燃料甚至比没有用过的燃料还宝贵。除此而外,反应堆运行期间,还生成其它很多种有用的放射性同位素,它们也含在废燃料中,也需要加以回收。
从原理上讲,废燃料的处理与天然铀的生产并无多大差别。一般先把废燃料溶解,再用溶剂萃取法把铀、钚和裂变产物相互分开,然后进行适当的纯化和转化。但实际上,废燃料的处理是十分困难的。世界上很多国家都能生产天然铀,很多国家都有反应堆,但是能处理废燃料的国家却并不多。
废燃料的处理有三个特点:一是废燃料具有极强的放射性,它们的处理必须有严密的防护设施,并实行远距离操作;二是废燃料中钚含量很低而钚又极贵重,所以要求处理过程的分离系数和回收率都很高;三是钚能发生链式反应,因此必须采取严格的措施,防止临界事故的发生。目前,废燃料的处理大都采用自动化程度很高的磷酸三丁酯萃取流程。
我们看到,在铀处理的工艺链中,相对于反应堆而言,铀水冶工艺在反应堆之前进行,所以通常叫做前处理,废燃料处理在反应堆之后进行,所以通常叫做后处理。而从铀矿石加工开始的整个工艺过程,包括铀同位素分离以及核燃料在反应堆中使用在内,一般总称为核燃料循环。
从以上极为简单的介绍就可以看出,铀和钚确是得之不易的。原子能工业犹如一条长长的巨龙,要最重的天然元素铀做出轰轰烈烈的事业,得经过多少次加工和处理、分析和测量、计算和核对啊!原子能工业又犹如一座高高的金字塔,要制造一颗原子弹,就要使用一、二十公斤铀235或钚239;要生产一、二十公斤铀235或钚239,就要消耗十来吨天然铀;要生产十来吨天然铀就要加工近万吨铀矿石。我们赞赏核电站的雄姿,惊叹原子弹的威力,可千万不能忽视支撑这座金字塔塔尖的无数块砖石啊!
利用核能发电的发电站被称为核电站。核电站以铀为燃料,其核心设备是核反应堆。核反应堆将铀原子核裂变产生的能量转化为水和蒸汽的内能,再将内能转化为发电机的机械能,最后将机械能转化为电能。
所以,答案是:核;核反应堆;铀;裂变。将二氧化铀粉末高温烧成陶瓷筒,放入锆管中,通过焊接将锆管两端密封,然后将这样的多根棒焊接成束。这种管束被称为核燃料组件核电站的优势:
(1)核能发电不像化石燃料发电那样向大气中排放巨量的污染物,因此核能发电不会造成空气污染;
(2)核能发电无碳排放,不会加剧全球温室效应;
(三)核能发电使用的铀燃料除发电外暂时没有其他用途;
(4)核燃料的能量密度比化石燃料高数百万倍,因此核电站使用的燃料体积小,便于运输和储存。1000万千瓦核电站一年只需要30吨铀燃料,一架航程的飞机就能完成运输;
(5)在核能发电成本中,燃料赞的比重较低,核能发电成本不易受国际经济形势影响,固体发电成本相对稳定。
铀是一种带有银白色光泽的金属,比铜稍软,具有很好的延展性,很纯的铀能拉成直径0.35毫米的细丝或展成厚度0.1毫米的薄箔。铀的比重很大,与黄金差不多,每立方厘米约重19克,象接力棒那样的一根铀棒,竟有十来公斤重。
铀的化学性质很活泼,易与大多数非金属元素发生反应。块状的金属铀暴露在空气中时,表面被氧化层覆盖而失去光泽。粉末状铀于室温下,在空气中,甚至在水中就会自燃。美国用贫化铀制造的一种高效的燃烧穿甲弹—“贫铀弹”,能烧穿30厘米厚的装甲锕板,“贫铀弹”利用的就是铀极重而又易燃这两种性质。
铀元素在自然界的分布相当广泛,地壳中铀的平均含量约为百万分之2.5,即平均每吨地壳物质中约含2.5克铀,这比钨、汞、金、银等元素的含量还高。铀在各种岩石中的含量很不均匀。例如在花岗岩中的含量就要高些,平均每吨含3.5克铀。依此推算,一立方公里的花岗岩就会含有约一万吨铀。海水中铀的浓度相当低,每吨海水平均只含3.3毫克铀,但由于海水总量极大,且从水中提取有其方便之处,所以目前不少国家,特别是那些缺少铀矿资源的国家,正在探索海水提铀的方法。
由于铀的化学性质很活泼,所以自然界不存在游离的金属铀,它总是以化合状态存在着。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。
虽然铀元素的分布相当广,但铀矿床的分布却很有限。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。
铀矿是怎样寻找的呢?铀及其一系列衰变子体的放射性是存在铀的最好标志。人的肉眼虽然看不见放射性,但是借助于专门的仪器却可以方便地把它探测出来。因此,铀矿资源的普查和勘探几乎都利用了铀具有放射性这一特点:若发现某个地区岩石、土壤、水、甚至植物内放射性特别强,就说明那个地区可能有铀矿存在。
铀矿的开采与其它金属矿床的开采并无多大的区别。但由于铀矿石的品位一般很低(约千分之一),而用作核燃料的最终产品的纯度又要求很高(金属铀的纯度要求在99.9%以上,杂质增多,会吸收中子而妨碍链式反应的进行),所以铀的冶炼不象普通金属那样简单,而首先要采用“水冶工艺”,把矿石加工成含铀60~70%的化学浓缩物(重铀酸铵),再作进一步的加工精制。
铀水冶得到的化学浓缩物(重铀酸氨)呈黄色,俗称黄饼子,但它仍含有大量的杂质,不能直接应用,需要作进一步的纯化。为此先用硝酸将重铀酸铵溶解,得到硝酸铀酰溶液。再用溶剂萃取法纯化(一般用磷酸三丁酯作萃取剂),以达到所要求的纯度标准。
纯化后的硝酸铀酰溶液需经加热脱硝,转变成三氧化铀,再还原成二氧化铀。二氧化铀是一种棕黑色粉末,很纯的二氧化铀本身就可以用作反应堆的核燃料。
为制取金属铀,需要先将二氧化铀与无水氟化氢反应,得到四氟化铀;最后用金属钙(或镁)还原四氟化铀,即得到最终产品金属铀。如欲制取六氟化铀以进行铀同位素分离,则可用氟气与四氟化铀反应。
至此,能作核燃料使用的金属铀和二氧化铀都生产出来了,只要按要求制成一定尺寸和形状的燃料棒或燃料块(即燃料元件),就可以投入反应堆使用了。但是对于铀处理工艺来说,这还只是一半。
我们知道,核燃料铀在反应堆中虽然要比化学燃料煤在锅炉中使用的时间长得多,但是用过一段时间以后,总还是要把用过的核燃料从反应堆中卸出来,再换上一批新的核燃料。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,而是因为能大量吸收中子的裂变产物积累得太多,致使链式反应不能正常进行了。所以,废燃料虽“废”,但里面仍有相当可观的裂变物质没有用掉,这是不能丢弃的,必须加以回收。而且在反应堆中,铀238吸收中子,生成钚239。钚239是原子弹的重要装药,它就含在废燃料中,这就使得用过的废燃料甚至比没有用过的燃料还宝贵。除此而外,反应堆运行期间,还生成其它很多种有用的放射性同位素,它们也含在废燃料中,也需要加以回收。
从原理上讲,废燃料的处理与天然铀的生产并无多大差别。一般先把废燃料溶解,再用溶剂萃取法把铀、钚和裂变产物相互分开,然后进行适当的纯化和转化。但实际上,废燃料的处理是十分困难的。世界上很多国家都能生产天然铀,很多国家都有反应堆,但是能处理废燃料的国家却并不多。
废燃料的处理有三个特点:一是废燃料具有极强的放射性,它们的处理必须有严密的防护设施,并实行远距离操作;二是废燃料中钚含量很低而钚又极贵重,所以要求处理过程的分离系数和回收率都很高;三是钚能发生链式反应,因此必须采取严格的措施,防止临界事故的发生。目前,废燃料的处理大都采用自动化程度很高的磷酸三丁酯萃取流程。
我们看到,在铀处理的工艺链中,相对于反应堆而言,铀水冶工艺在反应堆之前进行,所以通常叫做前处理,废燃料处理在反应堆之后进行,所以通常叫做后处理。而从铀矿石加工开始的整个工艺过程,包括铀同位素分离以及核燃料在反应堆中使用在内,一般总称为核燃料循环。
从以上极为简单的介绍就可以看出,铀和钚确是得之不易的。原子能工业犹如一条长长的巨龙,要最重的天然元素铀做出轰轰烈烈的事业,得经过多少次加工和处理、分析和测量、计算和核对啊!原子能工业又犹如一座高高的金字塔,要制造一颗原子弹,就要使用一、二十公斤铀235或钚239;要生产一、二十公斤铀235或钚239,就要消耗十来吨天然铀;要生产十来吨天然铀就要加工近万吨铀矿石。我们赞赏核电站的雄姿,惊叹原子弹的威力,可千万不能忽视支撑这座金字塔塔尖的无数块砖石啊!
参考:http://unit.cug.edu.cn/chxy/yingcai/tec/3/3-7.htm
核电浓集、清洁、安全经济能源.首先核能高度浓集能源核电站建立需要用电受燃料运输限制.l公斤铀裂变产热量相于1公斤标准煤燃烧产热量270万倍.核电站特别适合于缺乏规能源急需用电区我东南、华南区.核能备储量丰富能源铀球储量相丰富等于机燃料储量20倍.
核能清洁能源利于保护环境目前世界80%电力自烧煤或烧油火力发电站燃烧烟气排放气严重污染环境.相同规模火电站释放放射性比核电站几倍.煤燃烧排放氧化碳、二氧化碳、硫化氢苯并芘容易形酸性雨使土壤酸化水源酸度升植物及水产资源造害影响破坏态平衡苯并芘种强致癌物质.每要呼吸约14公斤空气火电站污染造死亡几率相同规模核电站400倍.同气二氧化碳浓度增加导致气层温室效应.另外煤石油重要化工原料量烧掉十利于化工业发展十惜浪费.
核能安全能源经几十发展完善核电站已安全部门.我核工业30安全记录良佐证.座反应堆运行称堆三岛事故前全世界商用核电站已运行1400堆.三岛事故1986安全运行2000堆.三岛事故鉴于设计、管理、操作与设备缺陷交织起造十罕见事故要其任何环节问题排除能现.事故没舆论宣传严重事故主要安全系统全都自投入专家认反面证实核电站安全性.19864月苏联切尔诺贝利核电站现重事故专家认原苏联核电站特别早期安全设施较差没安全壳.事故直接原由于进行某试验违反操作规程导致信号指示控制系统没起作用.今际原能机构各家安全部门都建立系列安全规准则核电站安全进行严格管理.
特别指我198911月建由清华核研院设计5兆瓦低温核供热反应堆世界第座投入运行核供热堆世界第堆采用新型水力驱燃料控制棒系统核反应堆.种反应堆设计压力壳安全壳.具双重安全屏障、安全靠已运行5冬季未发现任何事故.据监测5兆瓦低温堆向气排放放射性物质所造危害相于吸支香烟所造危害1/400放射性污染极其微.
核能经济能源.世界已运行核电站经验证明尽管造价比火电站高30—50%由于燃料费运输费较低发电本仍比火电约低30%且随着核电站技术断完善提高本继续降低本能源经济研究所预测至2011本核电本8.9元/千瓦煤电油电本别10.45元/千瓦13.06元/千瓦专家预计未城市集供热工程逐步采用低温核供热技术必趋势
三、核反应堆与核电站
能维持控自持核裂变链式反应装置称核反应堆.
原能工业第二世界战期间发展起.全力制造核武器满足军事需要.50代原能用于平事业飞速发展所核反应堆类型数量增.按照核反应堆用途类体列几类:
(1)产堆.主要用于产易裂变材料其材料或用于工业规模辐照称产堆.50代建第批石墨水冷堆重水堆都产军用239Pu使铀量238U堆内吸收转化239Pu.239Pu种易裂变物质用作核武器原料外Li放堆内受辐照产氚(H)氚氢弹重要原料.
(2)试验堆.主要取设计或研制座反应堆或种堆型所需堆物理或堆工程数据运行反应堆.例用于核物理、放射化、物、医研究放射性同位素产等用于反应堆元件、结构材料考验及各种新型反应堆自身静、态特性研究等等.
(3)用于产力(发电、推进、供热)反应堆称力堆核电站、核供热、核潜艇等所用反应堆种类型.目前用力堆型四类:
a.石墨气冷堆——包括早镁诺克斯堆改进型气冷堆及高温气冷堆.该反应堆石墨慢化剂气体作冷却剂堆型.镁诺克斯(Magnox)堆铀燃料燃料包壳镁诺克斯镁合金用二氧化碳冷却.镁诺克斯进步发展高温气冷堆(HTGR).氦冷却剂避免CO2石墨腐蚀作用取消用金属材料制燃料包壳其燃料碳化钠及碳化针混合物颗粒(100—400μm)燃料颗粒弥散石墨制燃料元件装入石墨砌块燃料孔道.由于措施提高经济利用及运行温度致使高温气冷堆热效率提高40%.外高温气冷堆燃料钍增殖原料使反应堆获较高转换比目前我清华核研院高温气冷堆研究取系列重.
b.轻水堆 轻水堆两种类型沸水堆压水堆.两者均用轻水作慢化剂兼冷却剂;用低富集度二氧化铀制芯块装入锆合金包壳作燃料沸水堆需另设蒸汽发器、由于蒸汽带定放射性汽轮机厂房要屏蔽同检修增加困难.据统计今核电站80%压水堆.我秦山期亚湾核电站均属类.九五期间秦山二期工程、广东核电站及辽宁核电站采用压水堆.
c.重水堆 重水堆铀作燃料重水堆作慢化剂堆型.加拿重点发展堆型坎都(CANQL)型代表.由于用数百根压力管代替整体压力容器压力管批产易于保证质量扩堆容量须加压力管数利于标准化.压力管内实现停堆装卸料.控制各燃料棒束达均匀燃耗深度利于充利用燃料减少停堆间提高反应堆效利用率.且重水堆采用铀燃料需设立浓缩铀工厂离能力足家发展种堆型特别利.我九五期间秦山核电三期工程引进加拿重水堆.重水堆所用重水价格昂贵防止泄漏及收泄漏重水特别棘手问题.
d.钢冷快堆钠冷快堆钠冷却快堆核能发电问题必须考虑增殖问题否则核燃料资源利用极利.增殖堆采用核燃料资源矿数百倍快堆利用实现核裂变及增殖.前述石墨气冷堆轻水堆重水堆都热堆.每裂变言快堆产额高于热堆且所结构材料快吸收截面于热吸收截面实现增殖原.
钠冷快堆用金属钠作冷却剂.钠98℃熔化;883℃沸腾具高于数金属比热良导热性能且价格较低适合用作反应堆冷却剂.
际快堆发展已较历史据报道19958目29本文殊28万千瓦快堆5%额定功率——l.4万千瓦并入电网.我发快堆技术始于60代期已取丰硕.1987底已快堆纳入863高技术研究计划计划2015建并推广单推功率100—150兆瓦模块式快堆电站2025建推广增殖性能1000—1500兆瓦型快堆.
同类型核反应堆相应核电站系统设备较差异.压水堆例核电站由核反应堆、路系统、二路系统及其辅助系统组.核反应堆核电站力装置重要设备同由于反应堆内进行裂变反应.放射性发源.路系统由反应堆、主循环泵、稳压器、蒸汽发器相应管道、阀门及其辅助设备所组形密闭循环路核裂变所释放热量水蒸汽形式带.二路系统蒸汽热能转化电能装置并停机或事故情况保证核蒸汽系统冷却.辅助系统主要作用保证反应堆路系统能运行些重事故提供必要安全保护及防止放射性物质扩散措施.
我原能科技术虽起步晚经30努力已具雄厚基础.60代我功爆炸原弹、氢弹研制核潜艇.至今原能发利用技术已达定水平核电建设打良基础199112月15我自行设计秦山核电站期工程30万千瓦压水堆机组并网发电功.1993底广东亚湾核电站已经功运行.1995秦山核电站发电22亿千瓦亚湾核电站已超额完100亿千瓦发电任务我1995核发电已达122亿千瓦
四、压水堆棒形核燃料元件
核反应堆堆芯结构反应堆核构件实现核裂变反应核能转化热能;同强放射源.堆芯由核燃料组件、控制棒组件等组.现代压水反应堆燃料采用低浓铀(铀—235浓缩度约24%)作核燃料.
核燃料元件制造第工艺程比工车间产满足定性能要求二氧化铀粉末.我目前采用技术较熟ADU(重铀酸铵)制取二氧化铀粉末.主要程六氟化铀汽化经水解产氟化铀铣(UO2F2)通氨水沉淀槽转化ADU粉末.经氢气原二氧化铀第二工艺程二氧化铀粉末压制粗块经烧结、磨削定性能要求、定尺寸规格圆柱形二氧化铀芯块.经装配车间二氧化铀芯块棒形空锆管装配核燃料元件棒并且棒内充入定量氦气两端密封;按定排列式排列形或六角形栅阵间用几层弹簧夹型定位格架元件棒夹紧两端固定骨架构件管座构棒束型燃料元件.
我具核元件自行设计制造能力1994我核工业总公司营八二厂功杰马公司引进型核燃料元件产线秦山首炉燃料、首炉换料亚湾核电站首炉换料部由该厂产.运行数据看产元件质量靠.
五、新科技及前景展望
核电站使用担集核安全问题:核燃料放射性运行核事故及核废料处理等1979美三岛核事故与1986原苏联切尔诺贝利事故导致些核电恐惧理给平利用核能蒙阴影经专家事析三岛事故切尔诺贝利事故都程度素造.核能技术发展至今已进入熟阶段尤其采用快增殖反应堆既提高核电站安全系数较少产核废料且所产核废料较容易处理外种反应堆少量处置式反应堆产核废料燃烧程销毁式反应堆产核废料放射性钚及锕系元素.关专家认.种反应堆具高运行靠性安全性并目前销毁部核废料佳.目前际核能界致力发展快增殖堆(简称快堆).种反应堆运行面消耗核燃料产热能发电另面产新核燃料钚并且产于消耗、铀单位消耗降低原1/5—1/10.并保持核能经济性;同主要依靠核燃料、冷却剂、放射性废物及核工艺其组份所固基本物理化性能规律消除事故类第二核代主要内涵.
目前世界尚14家修建38座核电站.事实表明随着世界能源危机加剧态环境进步恶化利用清洁、安全核能类避课题
不要多想 这样的提问没有意义
很多烦恼都是我们自己找的