核燃料是怎么生產(chǎn)的?

壓水堆是目前國內(nèi)外核電廠廣泛使用的反應(yīng)堆堆型。壓水堆核電廠的核燃料使用鈾-235含量為3%~5%的低濃鈾。其獲得核燃料的過程包括鈾礦勘查、鈾礦開采、鈾冶煉、鈾轉(zhuǎn)化、鈾濃縮和燃料元件制造。

(1)鈾礦勘查。采用地質(zhì)、物化探、遙感等勘查技術(shù)、方法、手段和儀器，通過預(yù)查、普查、詳查和勘探，尋找并查明鈾資源，確定鈾礦床，了解開采加工的技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件，提交鈾儲(chǔ)量，為鈾礦開發(fā)提供依據(jù)。

(2)鈾礦開采。一種技術(shù)是將開采出的鈾礦石破碎，在水中研磨成漿狀液，然后用硫酸將礦石粉中的鈾浸出。另一種技術(shù)稱作“原地浸出”，該技術(shù)無需將礦石采出，只需將浸取液(包括酸法或堿法)直接通過鉆孔注入適合于地浸的鈾礦(如砂巖型鈾礦)將鈾浸出，然后將含鈾的浸出液引到地面上，進(jìn)行后續(xù)的分離工序。目前，國際上采用“原地浸出”(地浸)技術(shù)的國家約占40%以上。

(3)鈾冶煉。將上面獲得含鈾水溶液，進(jìn)行離子交換等分離、純化過程，再經(jīng)過沉淀、過濾、干燥，獲得亮黃色重鈾酸鹽或鈾酸鹽，俗稱“黃餅”。黃餅在一定溫度下煅燒可制得八氧化三鈾。

(4)鈾轉(zhuǎn)化。該工序是將黃餅進(jìn)一步去除雜質(zhì)精制以后，將固體八氧化三鈾轉(zhuǎn)化為鈾濃縮工序所需的氣體形態(tài)——六氟化鈾。

(5)鈾濃縮。該工序是將鈾-235的含量從天然水平(0.7%)提高到3%~5%。早期的鈾濃縮采用氣體擴(kuò)散法，目前廣泛使用的是氣體離心法，激光分離技術(shù)是各國正在研發(fā)的新一代鈾濃縮技術(shù)。

(6)燃料元件制造。首先將鈾濃縮產(chǎn)生的鈾-235含量為3%~5%的六氟化鈾氣體，轉(zhuǎn)化為二氧化鈾固體粉末，再將其壓制成芯塊并通過高溫?zé)Y(jié)獲得芯塊陶瓷體，然后將陶瓷芯塊拋光后裝入包殼制成燃料棒(燃料元件)，最后將燃料棒組裝成燃料組件。