第8章 核燃料循环 核工程原理课件.pptx

第8章 核燃料循环 核工程原理课件.pptx

《第8章 核燃料循环 核工程原理课件.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第8章 核燃料循环 核工程原理课件.pptx（87页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

第8章核燃料循环,第8章核燃料循环,8.1核燃料循环体系8.2核燃料循环前端8.3堆内燃料循环8.4核燃料循环后端,8.1核燃料循环体系NuclearFuelCycle,前端,后端,核燃料循环系统,铀矿石开采和冶炼铀转化,铀同位素浓缩核燃料元件制造核电站乏燃料后处理废物处理,前端,后端,核燃料的制造,六氟化铀,黄饼,矿石,冶炼,转化,浓缩,芯块,烧结,组装,组件,8.2核燃料循环前端,世界铀资源铀矿地质勘查铀矿石开采和选冶Mining铀水冶UraniumOreProcessing铀化合物的转化Conversion（UO2,UO3,UF4,UF6,U3O8,U）铀的浓缩UraniumEnrichment核燃料元件制造FuelFabrication（AGR,FBR,GCR,LWR,MAGNOX,MOX,PHWR,RBMK,Pellets）,世界铀资源,勘定储量：

5Mt推测储量：

25Mt包括海水中的铀：

25Gt世界上重要的铀矿资源国家澳大利亚44哈萨克斯坦20加拿大18南非8美国、独联体、刚果、尼日利亚等我国的东北、西北、西南及中南地区都蕴藏有铀,世界铀资源分布,加拿大,哈萨克斯坦,南非澳大利亚,美国,价格,铀矿地质勘查,地位和作用不属于核燃料循环提供铀矿储量信息铀矿种类和价值已发现170多种铀矿床及含铀矿物具有实际开采价值只有14-18%一般铀含量0.1-0.3%,水银的50倍，黄金的1000倍最高的含量21%,加拿大主要在花岗岩中,铀矿地质勘查,影响铀矿床工业的主要因素矿石品位矿床储量开采条件普查勘探工作程序区域地质调查、普查和详查、揭露评价、勘探等地形测量、地质填图、原始资料编录等我国需要5年以上的时间,野外勘探,遥感合成图,铀矿地质勘查,铀矿,铀矿地质勘探,核工业地质局核工业北京地质研究院核工业航测遥感中心核工业西北地质局二八大队核工业地质局二一六大队核工业东北地质局二四三大队核工业西北地质局二三研究所核工业中南地质局二三研究所核工业东北地质局二四研究所核工业华东地质局二七研究所核工业西南地质局二八研究所核工业华南地质局二九研究所,核工业总公司,铀矿石,种类沥青铀矿钾钒铀矿铀含量铀矿石平均含铀品位为：

0.15富矿：

0.4%储量测量：

航空测量谱仪,铀矿石,铀储量探明储量：

经过地质勘探，计算分析，得到的具体储量预测储量：

铀的矿床、矿田和成矿区域中比较有利的地区，根据这些地区的成矿条件推算出来的,铀矿石,铀矿,放大10000倍,中国第一块铀矿石,我国的铀资源,中国是铀矿资源不甚丰富我国铀矿探明储量居世界第10位之后，不能适应发展核电的长远需要矿床规模以中小为主矿石品位偏低一般在千分之一含量就要开采，成本较高开发堆浸、地浸技术，可降低成本,我国的铀资源,我国逐步发现了花岗岩型38%、火山岩型22%、砂岩型19.5%和碳硅泥岩型16%四大类型的铀矿床北方铀矿区以火山岩型、砂岩型为主地浸南方铀矿区以花岗岩型为主堆浸,我国铀矿分布图,广东,江西,湖南云南,广西,浙江,新疆,河北陕西,我国的铀矿分布,已探明的铀矿大小铀矿床（田）200多个矿床以中小型为主主要分布江西、广东、湖南、广西，以及新疆、辽宁、云南、河北、内蒙古、浙江、甘肃等省（区）,我国的铀矿分布,主要的铀矿床相山铀矿田、郴县铀矿床、下庄铀矿田、产子坪铀矿田、青龙铀矿田、腾冲铀矿床、桃山铀矿床、小丘源铀矿床、黄村铀矿床、连山关铀矿床、蓝田铀矿床、若尔盖铀矿床、芨岭铀矿床、伊犁铀矿床、白杨河铀矿床已经建成和新建的厂矿衡阳铀矿、郴州铀矿、大浦街铀矿、上饶铀矿、抚州铀矿、乐安铀矿、翁源铀矿、衢州铀矿、澜河铀矿、仁化铀矿、本溪铀矿、蓝田铀矿、伊犁铀矿等,铀矿石开采Mining,地位和作用从地下矿床中开采出工业品位的铀矿石或将铀经化学溶浸，生产出液体铀化合物铀的开采露天开采：

露天出入沟用于埋藏较浅的矿体方法剥离表土和覆盖岩石，使矿石出露，然后进行采矿穿孔爆破、采装、运输和排土机械化程度高、生产能力大、生产成本低、劳动条件好,铀矿石开采Mining,铀的开采地下开采：

井巷掘进用于埋藏较深的矿体凿岩爆破井巷工程：

决定了矿山基建时间原地浸出（地浸）insituleaching,ISL通过地表钻孔将化学反应剂注入矿带，通过化学反应选择性地溶解矿石中的铀，并将浸出液提取出地表具有生产成本低，劳动强度小仅适用于具有一定地质、水文地质条件的矿床（砂岩型）,湖南彬州放射性选矿厂,特点中国第一个铀矿选矿厂位于矿附近苏联技术建于1960年磁选分离,铀矿石的加工冶炼,UraniumOreProcessing铀含量铀矿石中的铀含量只有千分之二铀矿石平均含铀品位为：

0.15富矿：

0.4%铀的矿冶工艺从铀矿中提取、浓缩、纯化精制天然铀产品的过程,铀矿石的加工冶炼,UraniumOreProcessing提炼方式铀的选矿重力选矿、磁选选矿、放射性选矿铀的水冶将铀溶解的化学反应过程（用酸或碱的水溶液）铀的纯化从纯净的溶液中提取铀（浓缩和纯化使铀和杂质分开）达到较高和核纯级要求的产品（天然铀）,铀矿石的加工冶炼UraniumOreProcessing,产品固态铀化学浓缩物,重铀酸铵（黄饼）、三碳,铀水冶酸铀铵纯化精制核纯度的铀氧化物（U3O8黄饼）,浸出,铀矿开采,铀矿开采与矿冶,铀矿开采从铀矿中提取、浓缩、纯化精制天然铀产品,提铀,铀含量0.1%0.2%,形态,矿石开采矿石,矿石浸出矿浆,核纯铀,铀的提粉取末40%70%,铀的精陶瓷制等75%,我国的铀矿开采和矿石提炼能力,中国有几十座矿山、铀水冶厂、铀开采联合企业中国的铀处理厂在矿山附近。

主要在广东、江西、湖南等据IAEA信息，中国有1200tU/y的冶炼能力正在运行的矿石处理工厂衡阳铀水冶厂，414厂，后改为272厂（1000t/y）抚州铀水冶厂（200t/y）两个关闭xx伊宁（新疆）,我国铀矿采冶企业,中核金原铀业有限公司核工业第四研究设计院核工业北京化工冶金研究院核工业江西矿冶局核工业湖南矿冶局核工业广东矿冶局核工业甘肃矿冶局核工业新疆矿冶局核工业云南矿冶公司,属地化以后，核工业集团另外保留了8个矿（负责采矿和1个工厂（衡阳272厂，承担铀的水冶任务）。

核工业总公司,我国铀矿石杂质分离的生产方式,ISL）,堆浸矿石开采后运至处理厂（mill）浸出主要以北方可地浸砂岩型矿床为主（新疆、东北、内，蒙古地区）地浸insituleaching（直接在矿井中浸出以南方硬岩为主,堆浸提铀,目的在一定的工艺条件下，借助于一些化学溶剂或其它手段，将矿石中有价值的组份，选择性地浸出或者浸取浸出方式,直接在矿中浸出溶液的方式,在矿地将矿石堆在一起，用溶液浸出的方式,先将矿石原地爆破破碎后浸出的方式,地浸insituleaching堆浸heapleaching原地爆破浸出工艺搅拌浸出（池浸）,将矿石运至水冶厂，在专用搅拌浸出池中进行的方式,浸出液,酸法：

硫酸碱法：

碳酸钠、碳酸氨、碳酸氢钠等细菌浸出法：

将矿石中的硫化物变成硫酸浸出时间：

310h,几十小时不等浸出率：

85%97%（搅拌浸出）,5%15%（堆浸）浸出的矿浆经固液分离得到含铀的清液或稀矿浆,矿石浸出,堆浸,池浸,矿石,黄饼,目的在一定的工艺条件下，借助于一些化学溶剂或其它手段，将矿石中有价值的组份，选择性地浸出或者浸取浸出方式,直接在矿中浸出溶液的方式,在矿地将矿石堆在一起，用溶液浸出的方式,先将矿石原地爆破破碎后浸出的方式,地浸insituleaching堆浸heapleaching原地爆破浸出工艺搅拌浸出（池浸）,将矿石运至水冶厂，在专用搅拌浸出池中进行的方式,浸出液,酸法：

硫酸碱法：

碳酸钠、碳酸氨、碳酸氢钠等细菌浸出法：

将矿石中的硫化物变成硫酸浸出时间：

310h,几十小时不等浸出率：

85%97%（搅拌浸出）,5%15%（堆浸）浸出的矿浆经固液分离得到含铀的清液或稀矿浆,矿石浸出,堆浸,池浸,矿石,黄饼,铀的提取和沉淀产出,目的将浸出液中的铀与杂质分离使铀得到部分浓缩提取和沉淀方式离子交换法溶液萃取法加入沉淀剂使铀化学浓缩物沉淀将沉淀物洗涤、压滤、干燥原料含铀矿浆产品铀化学浓缩物（黄饼）重铀酸钠重铀酸氨含铀量40%70%仍含大量杂质,黄饼yellowcake,中国第一座且最大的大型铀水冶纯化厂又名414厂、272厂建于1958年容量：

1100tU/y，正常产量：

500tU/y用A/IX（acidleaching/ionexchange）处理方法，磁选分离,产品：

U308product,湖南衡阳铀水冶厂,矿浆浓密池浸出,磨矿矿石准备,江西抚州铀矿和铀矿加工厂,中国两大铀矿之一Hengjian铀矿加工厂建于1976年产品：

U308product用A/IX（acidleaching/ionexchange）处理方法，磁选分离容量：

200tU/y，正常产量：

300tU/y,铀的精制,目的,精制盐过程，生成核纯度的铀转化成易于氢氟化的铀氧化物,精制方式,离子交换法溶液萃取法分布结晶法原料铀化学浓缩物（重铀酸钠、重铀酸氨）产品铀氧化物（U3O8、UO2等）、四氟化铀（UF4）等煅烧制取U3O8或UO2陶瓷,铀精制厂,铀水冶产品-黄饼yellowcake,水冶后的固态铀化学浓缩物重铀酸铵，黄饼精制后的铀氧化物产品U3O8，黄饼UF4天然铀的原料直接上国际市场国际价格20100$/kgU3O8,铀转换conversion,将水冶产品铀浓缩物中的铀转换成核纯级铀金属或六氟化物（UF6）的全部物理化学过程,六氟化铀,黄饼,铀转化工厂中国有三座铀转化厂，主要集中在中国的西北地区即将建成在四零四厂的中国最大的集中铀转化厂，是我国规模最大的六氟化铀生产厂,铀化合物的转化,铀的多形态化合物铀氧化物、碳化铀、氮化铀、氢化铀、卤化物、六氟化物热中子堆燃料常见：

铀的氧化物、铀的卤化物铀化合物转换将水冶产品铀浓缩物中的铀转换成核纯级铀金属或六氟化物的全部物理化学过程核纯标准以硼当量的百万分之几的基准计算当核燃料中有俘获中子的“杂质”时，将会降低核燃料的效能,铀浓缩enrichment,天然铀（0.7%U235）,低浓缩铀（35%U235）,U235,铀同位素分离扩散机群Gaseousdiffusion,铀同位素离心级联Ultracentrifugation,铀浓缩,铀235同位素的浓度天然铀：

0.712（CANDU）浓缩铀：

2（轻水堆）10，低浓缩铀、高浓缩铀贫料铀：

0.2%（未料）,铀浓缩-同位素分离,日本的浓缩厂,青森県上北郡六所村大字尾駮字野附,铀同位素分离扩散机群Gaseousdiffusion,铀的浓缩,用于大多数核电站动力反应堆铀燃料的主要形式：

UO2铀235同位素的浓度,天然铀：

0.712（CANDU）浓缩铀：

2（轻水堆）10，低浓缩铀、高浓缩铀贫料铀：

0.2%（未料）,因为同位素有几乎相同的化学特性，不易用化学分离铀的浓缩是精炼铀的物理过程,利用微小质量差分离U238和U235需首先将氧化物转换成六氟化铀气体:

UF6,浓缩厂的最终产品为UF2,铀的浓缩方法,气体扩散法,最成功、最经典的方法轻同位素气态时移动较快，通过多孔分离膜抽取，如3%浓、0.2%贫,需要3900级美国、法国等使用,气体离心法,通过重力和离心场，重的在外单位分离功耗电只是气体扩散法的5%，成本下降了75%日本、欧洲等,气体喷嘴法,高速吹向凹型壁，惯性和离心力使重物近壁面,激光分离法,利用吸收光的能级不同，用激光进行选择性的激发，并使其离子化，几乎可以达到同位素完全分离，是最有希望的分离方法商业上尚未得到试验验证美国、日本在研究,世界各地的铀浓缩厂,法国意大利西班牙伊朗,英国德国,美国,气体扩散法,气体扩散法,燃料芯块压水堆燃料组件重水堆燃料组件,燃料元件制造化工过程（将UF6转化为UO2）压制过程（陶瓷）元件总装组件组装,核燃料元件制造fuelfabricatio