鈾是地殼中天然存在的元素。盡管采礦發生在自然濃縮的地方,但幾乎無處不在。從鈾礦石制造核燃料需要首先從發現它的巖石中提取鈾,然后富集鈾-235同位素,然后制成裝入核燃料棒組件的顆粒。礦業 鈾礦在約20個國家開展業務,但世界上約有一半的產量來自加拿大,澳大利亞,尼日爾,哈薩克斯坦,俄羅斯和納米比亞等6個國家的10個煤礦。在傳統的礦山中,礦石經過磨機,首先被壓碎。然后將其在水中研磨以產生懸浮在水中的細礦石顆粒的漿液。用硫酸浸出漿液以溶解氧化鈾,剩余的巖石和其他礦物質未溶解,作為尾礦。然而,世界上近一半的礦山現在采用稱為原地浸出的采礦方法。這意味著采礦是在沒有任何重大地面干擾的情況下完成的。注入大量氧氣的地下水通過鈾礦石循環,提取鈾。將溶解有鈾的溶液泵送到表面。兩種采礦方法都產生鈾溶解在其中的液體。將其過濾,然后通過離子交換分離鈾,從溶液中沉淀,過濾并干燥以產生氧化鈾濃縮物,然后將其密封在鼓中。該濃縮物可以是亮黃色,因此稱為“黃餅”,或者如果在高溫下干燥則是卡其色。氧化鈾僅具有輕微的放射性。(在商業噴氣式飛機上,輻射水平距離新加工的氧化鈾鼓一米,大約是宇宙射線的一半)。
存儲或運輸鼓中的黃餅(Cameco) 豐富絕大多數核動力反應堆都需要“濃縮”鈾燃料,其中鈾-235同位素的比例已從0.7%的自然水平提高到約3.5%至5%。濃縮過程需要將鈾以氣態形式存在,因此在從礦井出來的過程中,它通過轉化設備,將氧化鈾轉化為六氟化鈾。濃縮工廠濃縮有用的鈾-235,通過將六氟化鈾分離成兩股物流,留下約85%的鈾:一股物流富集到所需的鈾-235水平,然后進入燃料循環的下一階段。另一股貧鈾-235被稱為“尾巴”或貧鈾。它主要是鈾-238,幾乎沒有立即使用。 今天的濃縮工廠使用離心機工藝,有數千個快速旋轉的垂直管。正在對激光富集進行研究,這似乎是一項很有前途的新技術。少數反應堆,特別是加拿大CANDU反應堆,不需要濃縮鈾。燃料制造1000 MWe核反應堆每年需要大約27噸新鮮燃料。相比之下,煤電站需要超過250萬噸的煤來生產同樣多的電力。(1)富集的UF 6被運輸到燃料制造廠,在那里它被轉化為二氧化鈾粉末。然后將該粉末壓制成小的燃料芯塊,然后將其加熱以制成硬質陶瓷材料。然后將粒料插入細管中以形成燃料棒。然后將這些燃料棒組合在一起以形成幾米長的燃料組件。 粉末和顆粒形式的二氧化鈾(Candu)用于制造每個燃料組件的燃料棒的數量取決于反應器的類型。壓水反應堆可以使用121-193個燃料組件,每個燃料組件由179-264個燃料棒組成。沸水反應堆每個組件具有91-96個燃料棒,每個反應器具有350-800個燃料組件。
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