第1章 核能基礎理論

1.1 核工業產業鏈基本知識

1.鈾礦勘探

鈾礦勘探（Exploration of Uranium Deposit）屬核地質學，主要操作流程有詳細查明礦床的成礦地質條件和礦體的數量、貯存部位、分布規律及其厚度、品位和物質組成、產狀等的變化特點；詳細查明礦床開采技術條件，進行可供礦場設計應用的加工、選冶試驗；詳細查明和計算礦床鈾資源儲量和質量，進行預可行性或可行性研究，劃分鈾資源儲量類型，為礦場設計提供依據。

2.鈾礦石開采

鈾礦石開采是把具有商業品級的鈾礦石從地下礦床中開采出來的原料工業。鈾礦石開采與其他固態礦種的開采基本相同，不同的是鈾礦石一般難以靠肉眼鑒別，且有放射性，不斷釋放出α、β、γ射線及衰變的氡。因此鈾礦開采必須借助于放射性物探技術，同時要采取相應的防護措施。此外，鈾礦床一般礦體小而分散、形態復雜、礦化不勻、連續性差，所以生產能力低，礦場壽命短，成本較高。鈾礦石開采的方式主要有地下開采和露天開采。近年來，對一些埋藏深、品位低、圍巖圈閉條件較好的礦場也采用了化學開采法。

3.鈾礦冶

鈾礦冶是指從鈾礦石中提取、濃縮和純化精制天然鈾產品的過程。鈾礦冶是核工業的基礎。目的是將具有工業品位的礦石，加工成有一定質量要求的固態鈾化學濃縮物，以作為鈾化工轉換的原料。在鈾礦冶中，由于鈾含量低、雜質含量高、腐蝕性強，又具有放射性，鈾的冶煉工藝比較復雜，需經過多次改變形態，不斷進行鈾化合物的濃縮與純化。

4.鈾純化循環

鈾純化循環的主要任務是從共去污循環中得到的鈾溶液中進一步去除钚和裂變產物。共去污循環得到的硝酸鈾酰溶液經濃縮和調料后，送入2D柱進行分餾萃取，被30%TBP（磷酸三丁酯）萃取的鈾經過雙酸洗滌進一步去除釕、鋯-鈮等裂變產物。

5.鈾轉化

鈾轉化（Conversion of Uranium）是指把鈾水冶廠精制的天然八氧化三鈾（黃餅）或二氧化鈾等中間產品制成鈾的氧化物、氟化物和金屬鈾的過程。

6.鈾濃縮

鈾濃縮（Uranium Enrichment）是指提高某一元素特定同位素豐度的同位素分離過程，例如從天然鈾生產濃縮鈾或從普通水生產重水。濃縮設施分離鈾同位素的目的是提高鈾-235相對于鈾-238的相對豐度或濃度。這種設施的能力用分離功單位衡量。根據國際原子能機構的定義，豐度為3%的鈾-235是核電站發電用低濃縮鈾，鈾-235豐度大于80%的鈾是高濃縮鈾，其中豐度大于90%的稱為武器級高濃縮鈾，主要用于制造核武器。

7.燃料組件制造

燃料組件制造是把燒結的二氧化鈾芯塊裝到鋯合金管中，將近三百根裝有芯塊的鋯合金管組裝在一起，成為燃料組件。

8.核電站

核電站是指通過適當的裝置將核能轉變成電能的設施。核電站以核反應堆來代替火電站的鍋爐，核燃料在核反應堆中發生特殊形式的“燃燒”產生熱量，使核能轉變成熱能以加熱水產生蒸汽。核電站的系統和設備通常由兩大部分組成：核的系統和設備，又稱為核島；常規的系統和設備，又稱為常規島。

9.乏燃料后處理

乏燃料后處理是指把已經使用的3%～4%的鈾廢料（乏燃料），以化學方法將鈾和钚從裂變產物中分離出來，稱為乏燃料再溶解和后處理技術。回收的鈾和钚可在核電站混合氧化物燃料中再循環使用，以生產更多能量，從而使鈾資源得到更充分利用并減少濃縮需求。后處理可以減少高放廢物的體積和去除钚，有利于廢物的最終處置。

10.放射性廢物處理

放射性廢物處理是指使放射性廢物適于最終處置（包括往大氣或水體中排放）的一切操作實踐，例如收集、分類、濃縮、焚燒、壓縮、去污、固化、包裝、貯存和運輸等。廢物處理的目標是盡量減少放射性廢物的體積，以減少貯存、運輸和處置的費用，并盡可能回收或復用，減少向環境的排放。排放的放射性總量和濃度必須符合有關規定。廢物必須分類收集和存放，分別處理，防止交叉污染或污染的擴散。

11.放射性廢物處置

放射性廢物處置是把放射性廢物放置在一個經批準的專門設施中，不再回取，使之與人類生存環境永久隔離的行政和技術活動的總稱，它是核燃料循環的最后一個環節。