當(dāng)前位置:首頁>科技> 核燃料的制造過程:從鈾礦石到核燃料顆粒
發(fā)布時間:2025-10-27閱讀( 19)
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核能有兩種形式:聚變和裂變。兩者都釋放能量,各有利弊,但到目前為止,我們只弄清楚了核裂變。所以當(dāng)我說核燃料時,我指的是核裂變?nèi)剂稀:巳剂贤ǔ1环Q為“高濃縮鈾”,但要達(dá)到這一點需要付出很多努力。1941年,恩里科·費米用少量鈾235創(chuàng)造了第一個可控核鏈?zhǔn)椒磻?yīng),從那時起,我們在提取鈾并從中制造可用燃料方面變得更好。 然后礦石和水的漿液用硫酸浸出,這些過程使鈾原子與硫和氧結(jié)合形成氧化鈾液體。為了得到我們從電影中認(rèn)出的黃色粉末,鈾是用氨從溶液中提取出來的。這種“黃餅”鈾被放入桶中并運走以進(jìn)行更多純化。在這一點上,鈾還沒有超強的放射性,如果你站在距離一個裝滿鈾黃餅的桶一米的地方,你受到的輻射不會比飛機(jī)上的乘客更多。
這種鈾仍然需要進(jìn)行濃縮,然后才能用于發(fā)電。那個黃餅鈾是99.3%的鈾238,只有0.7%的鈾235。為了制造燃料,科學(xué)家們需要更多鈾23同位素,接下來就是核離心機(jī)的用武之地。事情從這里開始,它變得更加危險,更具放射性,因此工程必須非常精確,否則人可能會死亡。 首先,他們?nèi)〕鳇S餅鈾,并通過與氟發(fā)生反應(yīng)將其轉(zhuǎn)化為氣體——產(chǎn)生的**氣體甚至比黃餅鈾更純凈,可以放入離心機(jī)中。離心機(jī)是一個巨大的旋轉(zhuǎn)容器,旨在使用物理學(xué)來分離材料。在旋轉(zhuǎn)過程中,離心力會導(dǎo)致較重的粒子盡可能遠(yuǎn)離中心收集,較輕的粒子更靠近內(nèi)部。在這種情況下,較重的鈾238同位素被向外拋出,使較輕的鈾235更靠近中間。因為質(zhì)量只有1%的差異,所以它必須在離心機(jī)中一次又一次地旋轉(zhuǎn)。最終,離心機(jī)中間的氣體變得越來越濃縮。
一旦燃料含有5%的鈾235(也就是95%的鈾238),它就適用于一些核反應(yīng)堆。但這遠(yuǎn)不足以制造核武器,它可能需要高達(dá)90%的 鈾235。一旦達(dá)到您想要運行的核發(fā)電廠類型所需的濃縮度,就必須通過添加鈣將濃縮的**變成固體。鈣和氟化物發(fā)生反應(yīng)形成鹽,只留下氧化鈾,將其加熱到1400攝氏度并擠壓成陶瓷顆粒。這些鈾顆粒被放入棒中,然后可以將成百上千的這些棒以各種配置放置在核電站內(nèi)。
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