第1章 核能基础理论

1.1 核工业产业链基本知识

1.铀矿勘探

铀矿勘探（Exploration of Uranium Deposit）属核地质学，主要操作流程有详细查明矿床的成矿地质条件和矿体的数量、贮存部位、分布规律及其厚度、品位和物质组成、产状等的变化特点；详细查明矿床开采技术条件，进行可供矿场设计应用的加工、选冶试验；详细查明和计算矿床铀资源储量和质量，进行预可行性或可行性研究，划分铀资源储量类型，为矿场设计提供依据。

2.铀矿石开采

铀矿石开采是把具有商业品级的铀矿石从地下矿床中开采出来的原料工业。铀矿石开采与其他固态矿种的开采基本相同，不同的是铀矿石一般难以靠肉眼鉴别，且有放射性，不断释放出α、β、γ射线及衰变的氡。因此铀矿开采必须借助于放射性物探技术，同时要采取相应的防护措施。此外，铀矿床一般矿体小而分散、形态复杂、矿化不匀、连续性差，所以生产能力低，矿场寿命短，成本较高。铀矿石开采的方式主要有地下开采和露天开采。近年来，对一些埋藏深、品位低、围岩圈闭条件较好的矿场也采用了化学开采法。

3.铀矿冶

铀矿冶是指从铀矿石中提取、浓缩和纯化精制天然铀产品的过程。铀矿冶是核工业的基础。目的是将具有工业品位的矿石，加工成有一定质量要求的固态铀化学浓缩物，以作为铀化工转换的原料。在铀矿冶中，由于铀含量低、杂质含量高、腐蚀性强，又具有放射性，铀的冶炼工艺比较复杂，需经过多次改变形态，不断进行铀化合物的浓缩与纯化。

4.铀纯化循环

铀纯化循环的主要任务是从共去污循环中得到的铀溶液中进一步去除钚和裂变产物。共去污循环得到的硝酸铀酰溶液经浓缩和调料后，送入2D柱进行分馏萃取，被30%TBP（磷酸三丁酯）萃取的铀经过双酸洗涤进一步去除钌、锆-铌等裂变产物。

5.铀转化

铀转化（Conversion of Uranium）是指把铀水冶厂精制的天然八氧化三铀（黄饼）或二氧化铀等中间产品制成铀的氧化物、氟化物和金属铀的过程。

6.铀浓缩

铀浓缩（Uranium Enrichment）是指提高某一元素特定同位素丰度的同位素分离过程，例如从天然铀生产浓缩铀或从普通水生产重水。浓缩设施分离铀同位素的目的是提高铀-235相对于铀-238的相对丰度或浓度。这种设施的能力用分离功单位衡量。根据国际原子能机构的定义，丰度为3%的铀-235是核电站发电用低浓缩铀，铀-235丰度大于80%的铀是高浓缩铀，其中丰度大于90%的称为武器级高浓缩铀，主要用于制造核武器。

7.燃料组件制造

燃料组件制造是把烧结的二氧化铀芯块装到锆合金管中，将近三百根装有芯块的锆合金管组装在一起，成为燃料组件。

8.核电站

核电站是指通过适当的装置将核能转变成电能的设施。核电站以核反应堆来代替火电站的锅炉，核燃料在核反应堆中发生特殊形式的“燃烧”产生热量，使核能转变成热能以加热水产生蒸汽。核电站的系统和设备通常由两大部分组成：核的系统和设备，又称为核岛；常规的系统和设备，又称为常规岛。

9.乏燃料后处理

乏燃料后处理是指把已经使用的3%～4%的铀废料（乏燃料），以化学方法将铀和钚从裂变产物中分离出来，称为乏燃料再溶解和后处理技术。回收的铀和钚可在核电站混合氧化物燃料中再循环使用，以生产更多能量，从而使铀资源得到更充分利用并减少浓缩需求。后处理可以减少高放废物的体积和去除钚，有利于废物的最终处置。

10.放射性废物处理

放射性废物处理是指使放射性废物适于最终处置（包括往大气或水体中排放）的一切操作实践，例如收集、分类、浓缩、焚烧、压缩、去污、固化、包装、贮存和运输等。废物处理的目标是尽量减少放射性废物的体积，以减少贮存、运输和处置的费用，并尽可能回收或复用，减少向环境的排放。排放的放射性总量和浓度必须符合有关规定。废物必须分类收集和存放，分别处理，防止交叉污染或污染的扩散。

11.放射性废物处置

放射性废物处置是把放射性废物放置在一个经批准的专门设施中，不再回取，使之与人类生存环境永久隔离的行政和技术活动的总称，它是核燃料循环的最后一个环节。