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　　1．核工業(yè)體系的組成及其流程

　　核工業(yè)是一個十分廣大的系統(tǒng)工程，其組成體系包括：鈾礦勘探、鈾礦開采與鈾的提取、燃料元件制造、鈾同位素分離、反應堆發(fā)電、乏燃料后處理、同位素應用以及與核工業(yè)相關的建筑安裝、儀器儀表、設備制造與加工、安全防護及環(huán)境保護。

　　 2．核燃料循環(huán)及其組成

　　核燃料循環(huán)是核工業(yè)體系中的重要組成部分。所謂核燃料循環(huán)是指核燃料的獲得、使用、處理、回收利用的全過程。

　　燃料循環(huán)通常分成兩大部分，即前端和后端，它包括鈾礦開采、礦石加工（選礦、浸出、沉淀等多種工序）、鈾的提取、精制、轉(zhuǎn)換、濃縮、元件制造等；后端包括對反應堆輻照以后的乏燃料元件進行鈾钚分離的后處理以及對放射性廢物處理、貯存和處置。

　　3．鈾礦地質(zhì)勘探

　　鈾是核工業(yè)最基本的原料。鈾礦地質(zhì)勘探的任務，是查明和研究鈾礦床形成的地質(zhì)條件，闡明鈾礦床在時間上和空間上分布的規(guī)律，運用鈾礦床形成和分布的規(guī)律指導普查勘探，探明地下的鈾礦資源。

　　地殼中的鈾，以鈾礦物、類質(zhì)圖象（形成含鈾礦物）和吸附狀態(tài)的形式存在。由于鈾的化學性質(zhì)活潑，所以不存在天然的純元素。

　　鈾礦物主要是形成化合物。目前已發(fā)現(xiàn)的鈾礦物和含鈾礦物有170種以上，其中只有25-30種鈾礦物具有實際的開采價值。

　　鈾礦床是鈾礦物的堆積體。鈾礦床是分散在地殼中的鈾元素在各種地質(zhì)作用下不斷集中而成的，也是地殼不斷演變的結果。查明鈾礦床的形成過程，對有效地指導普查勘探具有十分重要的意義。

　　并不是所有的鈾礦床都有開采、進行工業(yè)利用的價值。影響鈾礦床工業(yè)評價的因素很多，有礦石品位、礦床儲量、礦石技術加工性能、礦床開采條件，有用元素綜合利用的可能性和交通運輸條件等。其中礦石品位和礦床儲量是評價鈾礦床的兩個主要指標。

　　鈾礦普查勘探工作的程序，包括區(qū)域地質(zhì)調(diào)查、普查和詳查、揭露評價、勘探等相互銜接的階段。同時還伴隨-系列的基礎地質(zhì)工作，如地形測量、地質(zhì)填圖、原始資料編錄、巖石礦物鑒定、樣品的化學和物理分析、礦石工藝試驗等。

　　4．鈾礦開采

　　鈾礦開采是生產(chǎn)鈾的第一步。它的任務是把工業(yè)品位的鈾礦廠從地下礦床中開采出來，或?qū)⑩櫧?jīng)化學溶浸，生產(chǎn)出液體鈾化合物。

　　鈾礦的開采與其它金屬礦的開采基本相同，但是由于鈾礦有放射性，能放出放射性氣體（氡氣），品位較低，礦體分散（單個礦體的體積?。┖托螒B(tài)復雜，所以鈾礦開采又有一些特殊的地方。

　　鈾礦開采方法主要有露天開采、地下開采和原地浸出采鈾三種方法。

　　露天開采是按一定程序先剝離表土和覆蓋巖石，使礦石出露，然后進行采礦，這種方法一般用于埋藏較淺的礦體。

　　地下開采是通過掘進聯(lián)系地表與礦體的一系列井巷，從礦體中采出礦石，地下開采的工藝過程比較復雜。一般在礦床離地表較深的條件下采用這種方法。

　　原地浸出采鈾是通過地表鉆孔將化學反應劑注入礦帶，通過化學反應選擇性地溶解礦石中的有用成分--鈾，并將浸出液提取出地表，而不使礦石繞圍巖產(chǎn)生位移。這種采鈾方法與常規(guī)采礦相比，生產(chǎn)成本低，勞動強度小，但其應用有一定的局限性，只適用于具有一定地質(zhì)、水文地質(zhì)條件的礦床

　　5．鈾提取工藝

　　鈾提取工藝的基本任務是將開采出來的礦廠加工富集成含鈾是較高的中間產(chǎn)品，通常稱為鈾化學濃縮物，經(jīng)過進一步強化，加工成鈾氧化物作為下一步工序的原料。

　　常規(guī)的鈾提取工藝一段包括，礦石品位、磨礦、礦石浸出，母液分離、溶液純化、沉淀等工序。

　　礦廠開采出來后，經(jīng)過破碎磨細，使鈾礦物充分暴露，以便于浸出，然后在一定的工藝條件下，借助一些化學試劑（即浸出劑）與其它手段將礦廠中有價值的組分選擇性地溶解出來。

　　有兩種浸出方法，即酸法和堿法。

　　浸出液中，不僅鈾含量低，而且雜質(zhì)種類多，含量高，必須將這些雜質(zhì)去除才能達到核電要求。

　　這一步溶液純化過程，有兩種方法可供選擇，離子交換法（又稱吸附法）和溶劑萃取法。沉淀出鈾化學濃縮物的工藝過程是水冶生產(chǎn)的最后一道工序。

　　沉淀物經(jīng)洗滌、壓濾、干燥后即得到水冶產(chǎn)品鈾化學濃縮物，又稱黃餅。

　　6．濃縮鈾生產(chǎn)技術

　　以同位素分離為目的，提高鈾-235濃度的處理即為濃縮。通過濃縮獲得滿足某些反應堆所要求的鈾-235豐度的鈾燃料。

　　現(xiàn)代工業(yè)上采用的濃縮方法是氣體擴散法和離心分離法。濃縮處理是以六氟化鈾形式進行的。此外，還有激光法、噴嘴法、電磁分離法、化學分離法等。對鈾同位素進行分離，使鈾-235富集。分離后余下的尾料，即含鈾-235約0.3％的貧化鈾可作為貧鈾彈的材料等。

　　 7. 反應堆用的燃料元件

　　經(jīng)過提純或同位素分離后的鈾，還不能直接用作核燃料，還要經(jīng)過化學，物理、機械加工等復雜而又嚴格的過程，制成形狀和品質(zhì)各異的元件，才能供各種反應堆作為燃料來使用。這是保證反應堆安全運行的一個關鍵環(huán)節(jié)。

　　按組分特征，可分為金屬型、陶瓷型和彌散型三種；按幾何形狀分，有柱狀、棒狀、環(huán)狀、板狀、條狀、球狀、棱柱狀元件；按反應堆分，有試驗堆元件，生產(chǎn)堆元件，動力堆元件（包括核電站用的核燃料組件）。

　　核燃料元件種類繁多，一般都由芯體和包殼組成。 核燃料元件在核反應堆中的工作狀況十分惡劣，長期處于強輻射、高溫、高流速甚至高壓的環(huán)境中，因此，芯體要有優(yōu)良的綜合性能。對包殼材料還要求有較小的熱中子吸收截面（快堆除外），在使用壽期內(nèi)，不能破損。因此，核燃料元件制造是一種高科技含量的技術。

　　 8．乏燃料的后處理

　　輻照過的燃料元件從堆內(nèi)卸出時，無論是否達到設計的燃耗深度，總是含有一定量裂變?nèi)剂希òㄎ捶至押托律模??；厥者@些寶貴的裂變?nèi)剂希ㄢ?235，鈾-233和钚）以便再制造成新的燃料元件或用做核武器裝料，是后處理的主要目的。此外，所產(chǎn)生的超鈾元素以及可用作射線源的某些放射性裂變產(chǎn)物（如銫-137，鍶-90等）的提取，也有很大的科學和經(jīng)濟價值。

　　乏燃料后處理具有放射性強，毒性大，有發(fā)生臨界事故的危險等特點，因而必須采取嚴格的安全防護措施。

　　后處理工藝可分下列幾個步驟：

　?。?）冷卻與首端處理：冷卻將乏燃料組件解體，脫除元件包殼，溶解燃料芯塊等。

　　（2）化學分離：即凈化與去污過程，將裂變產(chǎn)物從Ｕ-Pu中清除出去,然后用溶劑淬取法將鈾-钚分離并分別以硝酸鈾酰和硝酸钚溶液形式提取出來。

　?。?）通過化學轉(zhuǎn)化還原出鈾和钚。

　　（4）通過凈化分別制成金屬鈾（或二氧化鈾）及钚（或二氧化钚)。

　　9. 放射性廢物處理與處置

　　在核工業(yè)生產(chǎn)和核科學研究過程中，會產(chǎn)生一些具有不同程度放射性的固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)的廢物，簡稱為“三廢”。

　　在放射性廢物中，放射性物質(zhì)的含量很低，但帶來的危害較大。由于放射性不受外界條件（如物理、化學、生物方法）的影響，在放射性廢物處理過程中，除了靠放射性物質(zhì)的衰變使其放射性衰減外，無非是將放射性物質(zhì)從廢物中分離出來，使?jié)饧派湫晕镔|(zhì)的廢物體積盡量減小，并改變其存在的狀態(tài)，以達安全處置的目的。

　　對“三廢”區(qū)別不同情況，采取多級凈化、去污、壓縮減容、焚燒、固化等措施處理、處置。這個過程稱為“三廢”處理與處置。例如，對放射性廢液，根據(jù)其放射性水平區(qū)分為低、中、高放廢液，可采用凈化處理、水泥固化或瀝青固化、玻璃固化。固化后存放到專用處置場或放入深地層處置庫內(nèi)處置，使其與生物圈隔離。