主题：【分享】【实战宝典】核工业是个什么样的行业？有哪些工艺流程？其主要原料和产品是什么？

浏览0 回复0 电梯直达

小官人-闭关修炼中

结帖率：

100%

关注：0 |粉丝：0

新手级：新兵

发表于：2022/07/05 15:31:17 楼主管理分享倒序浏览只看楼主回复私聊

问题描述：核工业是个什么样的行业？有哪些工艺流程？其主要原料和产品是什么？
解答：
国外核工业是在第二次世界大战发展起来的。至今已有三十多年有历史。早期国外发展核工业都是为军用目的，制造核武器。五十年代以前后，除继续发展核武器外，还逐渐建造了一批供发电用的动力反应堆。

建立一整完整的核工业体系主要包括：核燃料的生产与加工（如天然铀、浓缩铀、钍燃料等）；氘、氚、锂⁶热核材料的生产与加工；研究试验堆、生产堆及动力堆的建造；辐照后燃料的处理（钚²³⁹及裂变产物、超铀元素的提取）；核武器的研究与制造等。为此，就需要建造一系列的工厂如矿石加工厂，精制转换厂，同位素分离工厂，燃料元件加工厂，热铀处理工厂（后处理工厂）等等。

图1 核工业流程简图

国外核工业各类工厂之间的关系和整个的生产流程见核工业流程简图。为了便于了解，现综合简述如下：

1.1 铀燃料的生产

铀燃料的生产在核工业中占有十分重要的地位。它是制造核武器和反应堆装料必不可少的。

生产铀燃料，首先要进行铀矿地质普查与勘探，找到可供工业开采的铀矿，进行铀矿石开采和选矿，在矿石加工厂经水冶加工后得到化学浓缩物（即重铀酸盐）。上述这些工序与一般有色金属水冶过程类似。

为了达到核纯要求，去除铀中的有害杂质，并得到适于转化的化学物，需将重铀酸盐送到精制厂，精制成二氧化铀（或三氧化铀）。自此以后的生产过程可以分成三个方面进行：一个是用二氧化铀粉末直接制造天然二氧化铀陶瓷燃料元件，供反应堆使用；另一个是将二氧化铀氢氟化四氟化铀，然后再还原成金属铀，经加工后制造成天然金属铀燃料元件，供反应堆使用；还有一个途径是将二氧化铀氟化成四氟化铀后，再氟化成六氟化铀，提供给铀同位素分离工厂做原料。

经分离厂分离出的含铀²³⁵90％以上的六氟化铀，还原成金属铀（即高浓铀）用作核武器装料。低浓铀²³⁵（如2－4％）可制造动力堆燃料元件。分离厂出来的贫化铀（主要是铀²³⁸），可以做核武器的反射层材料。

华盛顿Richland附近Purex工厂的透视剖面图。

英国Windscale工厂使用的燃料元件脱皮和剪切机。该设备设计用于处理镁合金包覆（Magnox）燃料。Magnox燃料元件的长度范围从约0.5米（原始设计）到略长于1米（后来的Magnox设计），其中一个可以在照片中心的前景中看到。

动力反应堆和核燃料开发公司（PNC）轻水反应堆（LWR）燃料组件燃料元件切碎机。轻水堆燃料组件的总长度在3.5至4 m之间，其中大多数为4 m。

溶解池中的动力反应堆和核燃料开发公司（PNC）乏燃料分配器。在靠近照片顶部的中心右侧可以看到分配器。

右图所示的柱状物中含有离子交换树脂，在硝酸钚转化为二氧化物之前，这些树脂可以从硝酸钚中去除额外的铀和裂变产物。注意为防止核临界而选择的列间距。

商业后处理厂目前正在使用复杂的远程操作

热室设施中使用的四个热室操作面。

电控机械手的操作室。

车载机械手

核电站的乏燃料储存桶

在拖车上的乏燃料运输桶

1.2 钍燃料的生产

与铀的生产过程大体相同，但钍本身不是裂变物质，只是用来作为“可转换的燃料”（转换成裂变物质铀²³³）。钍没有同位素分离过程。生产的二氧化钍或金属钍经过冶金、加工制成元件后，送到反应堆中去照射，将钍²³²转换成铀²³³。用化学处理方法将铀²³³提取出来并生成元件，作反应堆燃料使用。

1.3 反应堆的建造及钚²³⁹的生产

反应堆是核工业的重要组成部分。为了得到自然界不存在的核燃料钚²³⁹、铀²³³以及氚，就需要建造能生产这些燃料的反应堆。动力反应堆则可以用来发电或用作船舶动力装置（主要是用于核潜艇）。另外还可以利用反应堆生产各种放射性同位素及进行有关的科学研究工作。

反应堆元件中的铀²³³被中子照射后变成钚²³⁹。把反应堆中卸出的辐照过的燃料元件送到后处理工厂，经溶解和化学处理后，提出纯钚²³⁹，它也可用作原子弹装料。一般来说，动力堆中辐照的元件中生成的钚，含有较多的钚²⁴⁰，称工业钚，这种钚不宜作原子弹装料，可用作快中子反应堆燃料。元件中剩下的铀，经过提纯以后，仍可送回分离厂去提取未烧完的铀²³⁵。

1.4 热核材料的生产

氘、氚和锂⁶是氢弹的主要装料。

氘是氢元素的天然稳定同位素。用水、氢、氨和硫化氢等做原料可生产重水。重水除可作反应堆的慢化剂外，还可用它制取。

锂⁶是从天然锂中分离出来的一种同位素。

氚是人工制造的氢元素的放射性同位素，用锂⁶在反应堆内照射而成。

氘与锂⁶的固态化合物化锂，也是氢弹的主要热核装料。

由上面的介绍可以看出，核工业的建立和发展是和²³⁵U、²³⁹Pu、⁶Li等特定核素紧密相关的，在这些核素的生产或浓缩过程中，不可避免地需要对这些核素丰度进行测量，以确定生产工艺的技术水平，判断工艺产品是否满足技术需要。同时U、Th、Pu、Li等材料中各种痕量杂质例如Zr, Np, Ru, Nb等的分析检测也是必不可少的。