第20卷 第3期核科学与工程Vo1.20 No.3 2000年 9月Chinese Journal of Nuclear Science and Engineering Sep. 2000 核燃料循环系统3 刘远松 (中国核工业集团公司核燃料部) 1 前 言 在“核燃料立足于国内”的方针指引下,“九五”计划期间我国核燃料工业与我国核电同步建设、配套发展,“十五”计划期间核燃料系统也必将与我国核电配套发展。在“十五”计划期间的配套建设中,我们将继续走引进与国产化相结合的道路,积极采用先进技术和先进工艺,追求规模效益,把我国核燃料系统建成具有国际竞争能力的行业。然而要实现这一目标,在铀转化、铀浓缩、元件制造、后处理、放射性废物处理和核设施退役这些领域中还有许多重大技术问题有待于解决,还有待于我国核工业的科技人员的相互合作和共同努力。 2 中国核工业集团公司核燃料部所属民用领域简介 氟化转化铀浓缩元件制造 后处理退役、三废处置 3 各领域简介 311 氟化转化 (1)原理 氟化转化是将氧化铀经过氢氟化反应生成四氟化铀,然后经氟化反应转变为六氟化铀的过程。 (2)六氟化铀的用处 1909年德国化学家发现了六氟化铀。由于六氟化铀易于升华以及天然氟只有19F的单一同位素,这使六氟化铀成为同位素分离工厂惟一的工作介质。 312 铀浓缩 提高铀同位素混合物中235U的丰度的过程称为铀浓缩。主要工业铀浓缩方法为扩散法 收稿日期:199928220 作者简介:刘远松,1982年毕业于山东化工学院化工机械专业,1989年获铀同位素专业硕士学位,现任中国核工业集团公司核燃料部副总工程师。 3本文对原报告做了删节。 252
核燃料循环 核燃料以反应堆为中心循环使用。 （一）铀的开采、冶炼、精制及转化：铀是比较分散的元素。世界上重要的产铀国家有：加拿大、美国、独联体、澳大利亚、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。但是可提供一定铀产量的铀矿石的含铀量的品位较低（10-4～10-2），掘出的含铀矿石必须经过复杂的化学富集，才能得到可作粗加工的原料。过去开采铀矿石都采用传统的掘进方式（耗能大、成本高、生产周期长，还有运输、尾矿等问题）。近来根据铀矿石性质的多样性，又开发了地表堆浸、井下堆浸以及原地浸取等方式。 我国的铀矿石属低品位等级，一般在千分之一含量就要开采，成本较高。为了降低成本，充分利用低品位矿石，80年代以来就积极开发堆浸、地浸技术，现已投产。例如地表堆浸，处理品位为8×10-4的沙岩矿，成本降低 40％。原地浸取工程也已经开工。原地浸取采矿的优点是：成本低（投资只有掘进的1／2）、工艺简单、节约能源（省去了磨碎、运输等工序，可节约能源 60％）、节约劳动力、减轻劳动强度（节约劳动力数十倍，工人进行流体物操作，劳动条件大为改善）、矿山建设周期短、可以充分利用低品位铀资源。因此受到重视而被称为铀矿冶技术上的一场革命。 浸取液经过离子交换、萃取以富集铀，再经过酸性条件下沉淀（与硷金属及碱土金属分离）和碱性条件下溶解（与过渡元素分离）以进一步净化铀，最后得到铀的精炼物。将此精炼物进一步纯化，并将铀转化成低沸点的UF6（升华温度：1大气压下56℃；0.13大气压下25℃），即可用作浓缩235U同位素的原料。 （二）235U同位素的浓缩：235U是唯一天然存在的易裂变核素。不同设计的反应堆需要不同浓缩度的铀（如：压水堆——当前核电站应用最多的堆型——需要2～3％；游泳池堆需要10%；快堆需要25％；高通量材料试验堆需要90%）。而核弹则需要更高的浓缩度。因此生产浓缩铀是核工业中十分重要的环节。 同一元素的同位素化学性质相同，只在质量上有所差别。利用这一差别可以实现同位素的浓缩／分离。核素越重，质量差别越小（如：氢、氘相差一倍；而235U、238U。则相差～1％）。可见实现235U同位素的浓缩，技术上的难度很大。 利用因质量不同而引起的速度效应或离心力效应可以分离同位素，并已达到工业化的程度。它们分别是气体扩散法和气体离心法，此外空气动力法也有了中间工厂。 ①气体扩散法：这是已实现工业应用多年（1946～）的大规模生产方法。其原理是：不同分子量的气体混合物在热运动平衡时，具有相同的平均动能，因而速度不同。由 M1V12=M2V22可得：
常用的几种电线电缆绝 缘材料 Pleasure Group Office【T985AB-B866SYT-B182C-BS682T-STT18】
常用的几种电线电缆绝缘材料 绝缘层与保护层、屏蔽层、护套层、导体线芯一样，是构成电线电缆必须的基本构件。它确保导体线芯传输的电流或电磁波、光波只沿着导线行进而不流向外面，同时也确保外界物体和人身的安全。今天的电线电缆绝缘材料中，塑料和橡胶两大类有面高分子材料已占主导材料，衍生出类型繁多的适用于不同用途和环境要求的电线电缆产品。 下面介绍生产生活中最常用的几类电线电缆绝缘材料 第一类聚氯乙烯（PVC）料 聚氯乙烯塑料价格便宜，特理机械性能较好，挤出工艺简单，比重轻，耐油和耐腐蚀好。同时，氯乙烯（PVC）性能参数一般，多用来制造1KV及以下的低压电线电缆。采用添加了电压稳定剂的聚氯乙烯（PVC）绝缘料，允许生产6KV级电缆。 聚氯乙烯（PVC）有一定阻燃料，但燃烧时会释放一毒烟气，不宜用于着火燃烧时需要满足低烟、低毒要求的场合。同时聚氯乙烯（PVC）线缆也不适用在含有苯及苯胺类、酮类、吡啶、甲醇、乙醇、乙醛化学剂土质中，不宜用在含有三氯乙烯、三氯甲烷、四氯化碳、二硫化碳、冰醋酸环境中。 第二类：交联聚乙烯（XLPE） 交联聚乙烯（XLPE）电绝缘性能优越，经过高分子交联后成为热固性材料，机械性能和耐热性好。已成为中、高压电力电缆的主导品种。交联聚乙烯（XLPE）也具有结构简单，制造方便，比重轻，敷设方便、耐腐蚀、做终端和中间接头简单。 交联聚乙烯（XLPE）不含卤素，不阻燃，燃烧时不会产生大量毒气及烟雾，若添加阻燃剂，会使机械性能及电气性能下降。交联聚乙烯（XLPE）对紫外线照射敏感。 第三类氟塑料 氟塑料突出特点是电绝缘性能优异，适合高频信号传输，耐高温，可提高载流量，阻燃性好，氧指数高，燃烧时火焰扩散范围小，产生的烟雾量少，还具有优良的耐气候老化性能和机械强度，不受各种酸、碱和有机溶剂影响。但其比重大，价格昂贵，氟塑料主要用于耐高温场合。 第四类橡皮料
核燃料循环复习资料 1-2 核燃料后处理的任务及其产品形式是什么？ 后处理厂的产品形式，取决于乏燃料中易裂变核素的种类和数量、还取决于产品的用途。钚是后处理厂最主要的产品。 1-3 核燃料后处理厂的特点（书P12）
1-4核燃料后处理工艺的发展简史给你什么启发？（P14） 1-5 简述轻水堆铀燃料循环的主要工艺流程
2-3 理解并会应用描述磷酸三丁酯萃取铀钚效果的三个概念：分配系数、分离系数、净化系数。（会计算） ● 分配系数α：某物质在互不相溶的两相间达到萃取平衡时，它在有机相和水相中浓度的 比值。 a C C O =α O C ——某物质在有机相中的平衡浓度 a C ——某物质在水相中的平衡浓度 分配系数越大，平衡时，该物质进入有机相的量越多，而在水相中的量越少。 ● 分离系数β——铀钚彼此间的分离效果 铀中去钚的分离系数βPu/U ： 钚中去铀的分离系数βU/Pu ： ● 净化系数DF ——用于表示铀、钚中对裂片元素的去除程度。
2-4 理解、记忆影响磷酸三丁酯萃取铀钚的因素 答：影响TBP 萃取铀的因素：水相中UO2(NO3)2浓度；有机相铀饱和度；硝酸浓度；TBP 浓度；共存的络合剂；温度 影响TBP 萃取钚的因素：硝酸浓度；TBP 中的铀饱和度；TBP 浓度；温度；TBP 降解产物的影响 2-5 磷酸三丁酯对裂变元素的萃取性能。P52 2-6 有机溶剂的降解产物及其对萃取工艺的影响(PPT) 降解产物：磷酸二丁酯、磷酸一丁酯、磷酸、其它。磷酸二丁酯产额最高。 降解产物对萃取工艺的影响： 1）形成DBP·TBP萃取络合物，增大有机相粘度。 2）钚的萃取物很难反萃，降低了钚回收率。 3）增加界面乳化，增加分离难度。 3-1简述不同类型反应堆乏燃料元件对后处理工艺的影响（轻水堆+快中子堆,见P70）
影响绝缘材料性能的主要指标 ?发布人：上海申远高温线有限公司 ? ?发布时间：2011-10-19 ?收藏 影响绝缘材料性能的主要指标 1、绝缘电阻、电阻率：电阻是电导的倒数，电阻率是单位体积内的电阻。材料导电越 小，其电阻越大，两者成倒数关系，对绝缘材料来说，总是希望电阻率尽可能高。 2、相对介电常数和介质损耗角正切：绝缘材料用途有二：电网络各部件的相互绝缘和 电容器的介质（储能）。前者要求相对介电常数小，后者要求相对介电常数大，而两者都要求介质损耗角正切小，尤其是在高频与高压下应用的绝缘材料，为使介质损耗小，都要求采用介质损耗角正切小的绝缘材料。 3、击穿电压、电气强度：在某一个强电场下绝缘材料发生破坏，失去绝缘性能变为导 电状态，称为击穿。击穿时的电压称为击穿电压（介电强度）。电气强度是在规定条件下发生击穿时电压与承受外施电压的两电极间距离之商，也就是单位厚度所承受的击穿电压。对于绝缘材料而言，一般其击穿电压、电气强度的值越高越好。 4、拉伸强度：是在拉伸试验中，试样承受的最大拉伸应力。它是绝缘材料力学性能试 验应用最广、最有代表性的试验。 5、耐燃烧性：指绝缘材料接触火焰时抵制燃烧或离开火焰时阻止继续燃烧的能力。随 着绝缘材料应用日益扩大，对其耐燃烧性要求更显重要，人们通过各种手段，改善和提高绝缘材料的耐燃烧性。耐燃烧性越高，其安全性越好。 6、耐电弧：在规定的试验条件下,绝缘材料耐受沿其表面的电弧作用的能力。试验时采 用交流高压小电流，借高压在两电极间产生的电弧作用，使绝缘材料表面形成导电层所需的时间来判断绝缘材料的耐电弧性。时间值越大，其耐电弧性越好。 7、密封度：对油质、水质的密封隔离比较好。 关键字：绝缘材料电线电缆
高压变频器常用绝缘材料分析与对比 刘强 绝缘材料的定义 1.1广义定义：能够阻止电流通过的材料，俗称不导电材料。 1.2科学定义：能够建立强电场的物质，其绝缘电阻系数均应在 样的物质就称为电介质或绝缘材料。 二、绝缘材料分类 2.1根据国家机电行业统一标准，绝缘材料产品按形态结构、组成或生产工艺特征划分 为八大类，用一位阿拉伯数字来表示。 -1 --- 代表绝缘漆、可聚合树脂和胶类； -2 ――代表树脂浸胶纤维制品类； -3 ――代表层压制品、卷绕制品、真空压力浸胶制品和引拔制品类； -4 ――代表模塑料类； -5 ――代表云母制品类； -6 ――代表薄膜、粘带和柔软复合材料类； -7 ――代表纤维制品类； -8 --- 代表绝缘液体类。 第3大类层压制品包括： 层压板、层压棒和层压管。我司目前使用的 3240环氧酚醛玻璃布层压板）属于层压制品中的层压板。 2.2绝缘材料型号的命名及表示内容 2.2.1产品命名=树脂+基材+形态（也可加修饰语） 例如：酚醛纸层压板、环氧玻璃布层压板、高强度酚醛棉布层压板、酚醛棉布层压板等 2.2.2 型号命名及表示内容（型号通常以四位数字表示） X X X X ? X 一 产品附加号（可以用字母或数字表示） --------- 同一人类，小类、参考丄作温度的产品庁号 -------------- 参考工作温度 __________________ 同一大类的小类号 ■I _____________________ 大类号 第一位数字：表示绝缘材料的类别，如“ 3”表示绝缘层压制品类 第二位数字：表示小类产品代号（0~8个数字） -0 有机补强材料层压板类（纸、棉布，如 3021纸板、3025棉布板） -1——真空压力浸渍制品类（原为石棉层压板类） -2 ——无机补强材料层压板类（玻璃布等， 3240环氧玻璃布板） -3——空号 -4 ――空号 -5 ――有机补强材料层压管类（纸、棉布等，如 3520纸管、3526棉布管） 10A 7欧姆? cm 以上，这 3240环氧板（全称
一、常用绝缘材料 电阻系数大于10的9次方Ω.cm的材料在电工技术上叫做绝缘材料。他的作用是在电气设备中把电位不同的带点部分隔离开来。因此绝缘材料应具有良好的介电性能，即具有较高的绝缘电阻和耐压强度，并能避免发生漏电、爬电或击穿等事故；其次耐热性能要好，其中尤其以不因长期受热作用（热老化）而产生性能变化最为重要；此外还有良好的导热性、耐潮和有较高的机械强度以及工艺加工方便等。 二，绝缘材料的分类和性能指标 1、分类 电工常用的绝缘材料按其化学性质不同，可分为无机具有材料、有机绝缘材料和混合绝缘材料。 （1）、无机绝缘材料：有云母、石棉、大理石、瓷器、玻璃、硫磺等，主要做电机、电气的绕组绝缘、开关的底板和绝缘子等。 （2）、有机绝缘材料：有虫胶、树脂、橡胶、棉纱、纸、麻、蚕丝、
人造丝，大多用于制造绝缘漆、绕组导线的被覆绝缘物等。 （3）、混合绝缘材料：由以上两种材料加工制成的各种成型绝缘材料，用做电器的底座、外壳等。 2、性能指标 电工常用的绝缘材料的性能指标如绝缘强度、抗张强度、比重、膨胀系数等。 （1）耐压强度：绝缘物质在电场中，当电场强度增大到某一极限时，就会击穿。这个绝缘击穿的电场强度称为绝缘耐压强度（又称介电强度或绝缘强度），通常以1mm厚的绝缘材料所能承受的电压KV值表示。 （2）抗张强度：绝缘材料每单位截面积能承受的拉力，例如玻璃每平方厘米截面积能承受140 千克。 （3）密度：绝缘材料每立方米体积的质量，例如硫磺每立方米体积有2克。
（4）膨胀系数：绝缘体受热以后体积增大的程度。 3、绝缘材料的耐热等级 （1）Y级 绝缘材料：木材、棉花、纤维等天然的纺织品，以醋酸纤维和聚酰胺为基础的纺织品，以及易于分解和熔化点较低的朔料。 极限工作温度：90度。 （2）A级 绝缘材料：工作于矿物油中的和用油或油树脂复合胶浸过的Y级材料，漆包线、漆布、漆丝的绝缘及油性漆。沥青漆等。 极限工作温度：105度。 （3）E级 绝缘材料：聚脂薄膜和A级材料复合、玻璃布、油性树脂漆、聚乙
绝缘材料 电工常用的绝缘材料按其化学性质不同，可分为无机绝缘材料、有机绝缘材料和混合绝缘材料。 常用的无机绝缘材料有：云母、石棉、大理石、瓷器、玻璃、硫黄等，主要用作电机、电器的绕组绝缘、开关的底板和绝缘子等。 有机绝缘材料有：虫胶、树脂、橡胶、棉纱、纸、麻、人造丝等，大多用以制造绝缘漆，绕组导线的被覆绝缘物等。 混合绝缘材料为由以上两种材料经过加工制成的各种成型绝缘材料，用作电器的底座、外壳等。 绝缘材料的应用： 绝缘材料的作用，是在电气设备中把电势不同的带电部分隔离开来。 因此绝缘材料首先应具有较高的绝缘电阻和耐压强度，并能避免发生漏电、击穿等事故。其次耐热性能要好，避免因长期过热而老化变质； 此外，还应有良好的导热性、耐潮防雷性和较高的机械强度以及工艺加工方便等特点。根据上述要求，常用绝缘材料的性能指标有绝缘强度、抗张强度、比重、膨胀系数等。 绝缘耐压强度： 绝缘体两端所加的电压越高，材料内电荷受到的电场力就越大，越容易发生电离碰撞，造成绝缘体击穿。 使绝缘体击穿的最低电压叫做这个绝缘体的击穿电压。 使1毫米厚的绝缘材料击穿时，需要加上的电压千伏数叫做绝缘材料的绝缘耐压强度，简称绝缘强度。 由于绝缘材料都有一定的绝缘强度，各种电气设备，各种安全用具（电工钳、验电笔、绝缘手套、绝缘棒等），各种电工材料，制造厂都规定一定的允许使用电压，称为额定电压。使用时承受的电压不得超过它的额定电压值，以免发生事故。 抗张强度：绝缘材料单位截面积能承受的拉力，例如玻璃每平方厘米截面积能承受1400牛顿的拉力。 绝缘材料的绝缘性能与温度有密切的关系： 温度越高，绝缘材料的绝缘性能越差。 为保证绝缘强度，每种绝缘材料都有一个适当的最高允许工作温度，在此温度以下，可以长期安全地使用，超过这个温度就会迅速老化。 按照耐热程度，把绝缘材料分为Y、A、E、B、F、H、C等级别。例如A级绝缘材料的
中国核工业的创建与核燃料循环体系 核工业是20世纪产生和发展起来的新兴产业，是世界最伟大的工程成就之一。中国是世界上少有的具有完整的核工业体系的国家之一。 1955年1月，中央作出了中国要发展原子能事业的伟大战略决策，开始创建我国的核工业。从此，炎黄子孙在华夏热土上开始了前所未有的伟大工程。 1958年我国建成了第一座研究性重水反应堆和第一台回旋加速器，标志着我国进入了原子能时代。而后相继建立了铀水冶厂、同位素分离厂、铀转换厂、核燃料元件制造厂、后处理厂和一批研究设计院所。1964年10月，我国成功地爆炸了第一颗原子弹；1967年6月，又成功地爆炸了第一颗氢弹。从原子弹爆炸试验成功到氢弹爆炸试验成功，我国用了两年零8个月的时间，比美国、苏联、英国、法国快得多。与此同时，1971年，我国第一艘核潜艇顺利建成下水。这些举世瞩目的成就，大大提高了我国的国际地位和综合国力。1999年9月18日，中共中央、国务院、中央军委授予为研制“两弹一星”做出突出贡献的23位科技专家“两弹一星功勋奖章”，其中有10位是核科学家。 核燃料循环工业是建立和发展核工业的基础。核燃料循环包括核燃料进入反应堆前的制备和在反应堆中的裂变及以后处理的整个过程。进入反应堆前的过程为核燃料循环的前段，而从反应堆卸出后的处理和处
置为核燃料循环的后段。核燃料循环前段的第一个环节是铀矿的普查勘探，包括查明铀资源，勘探铀矿床，提交铀储量。我国核工业部门1958年就向国家提交了第一批铀储量，1960年先后提交开采基地8处。经过半个世纪的努力，已提交了花岗岩型、火山岩型、砂岩型和碳硅泥岩型为主的相当可观的铀资源。近年来，开展了可地浸砂岩型铀矿的找矿工作，并落实了铀的资源基地。 第二个环节是铀矿石的采冶，包括铀矿石的开采、加工和铀的精制。把具有工业价值的铀矿石从矿床中开采出来，然后加工成核纯的重铀酸铵、三碳酸铀酰铵、八氧化三铀、二氧化铀，为进一步制备各种类型的核燃料提供原料。我国在铀矿冶创建初期，就实现了从矿石到二氧化铀的工业生产。目前，铀的地下浸出、堆浸和原地爆破浸出新工艺都已投入生产，其产量占我国天然铀年总产量的70%。 第三个环节是铀的同位素分离，即铀-235的富集，以得到所需富集度的铀-235。我国的铀同位素分离开始采用的是气体扩散法。在进行气体扩散前，首先要将固态的二氧化铀(UO2)经过铀转换厂转化成六氟化铀(UF6)气体。然后利用气体扩散将分子量存在着细微差别的235UF6和238UF6分开。20世纪90年代，我国完成了由扩散法向离心法的过渡。采用气体离心法，其单位分离功耗电只是气体扩散法的5%，成本下降了75%。 第四个环节是核燃料元件的制造。核燃料元件是反应堆的核心部件。在制造核燃料元件之前，需要将一定富集度的气态UF6转化成固态
核燃料循环，也被称为核燃料链，指的是核燃料经过在使用过程中所经过的一系列不同的阶段。它主要包括前端步骤，其中有制造核燃料的过程、使用期间的各个步骤、以及后端步骤，其中有在核燃料使用完毕时或者核燃料再处理或者处理乏核燃料的过程。 核燃料循环有3种主要型式 1一次通过。使用过的燃料元件不进行后处理，而直接作为废物加以处置。 2热中子堆中再循环。使用过的燃料元件经后处理回收其中未用完的铀和新产生的钚，返回重新制造元件，循环使用。3快中子增殖堆中再循环。快中子增殖堆燃料由钚和贫化铀构成。使用过后，经后处理回收其中铀和钚，返回循环使用。 在核燃料循环中，以反应堆为中心，划分为堆前部分（前段）和堆后部分（后段）。前段指核燃料在入堆前的制备，包括铀矿的开采、铀矿石的加工精制（即前处理）、铀的转化、铀的浓缩和燃料元件制造等过程。后段指从反应堆卸出的乏燃料的处理，包括乏燃料的中间储存，乏燃料中铀、钚和裂变产物的分离（即核燃料后处理），以及放射性废物处理和放射性废物最终处置等过程。 核燃料循环从开采铀资源开始。铀是普遍使用的核燃料。天
然铀中只含0.7%的U235，其余为U238。天然铀的这个浓度正好能使核反应堆实现自持核裂变链式反应，因而成为最早的核燃料，功率密度,一般要用U含量大于0.7%的浓缩铀。为了把天然铀中铀235的含量提高到3%,需要进行铀同位素分离即铀的浓缩。当前工业规模的铀的浓缩工厂以六氟化铀为供料，因此需要把前处理的产品八氧化三铀进行还原、氢氟化和氟化转变为六氟化铀，这就是铀的转化过程。在铀的浓缩工厂中，六氟化铀中的铀235含量被浓缩至3%左右。这样得到的六氟化铀须再经过一个转化过程变为二氧化铀，才能送至元件制造厂制成含铀235约3%的低浓铀燃料元件。为了制成核燃料，浓缩后的六氟化铀需要转化为二氧化铀（UO2) 粉末，随后制成小颗粒。这些浓缩铀的小颗粒然后经过高温烧结，形成坚硬的陶瓷颗粒。这些柱形的小颗粒经过研磨，形成均匀的颗粒。根据反应堆核心的设计要求，这些小颗粒需要堆叠在耐腐蚀的金属合金管中。最后，将这些管道密封起来以保存燃料的颗粒。这些管道被称为燃料棒。制成的燃料棒放在专门的燃料箱中，以建造核反应堆的燃料核心。 核反应堆中取出的乏燃料包含有大量的可裂变物质（如铀-235、钚-239等）、增殖性物质（铀-238）以及其他放射性物质，包括放射性毒素。这也正是燃料需要移除的原因。裂
我国先进核燃料循环技术的现状研究 姓名：颜邦益班级：核化121班学号：20124150130 目前 , 全世界核发电能力约350GW , 每年产生的乏燃料约10 500t , 累计存量达到130 000 t 。乏燃料中含有大量的U、Pu、次量锕系元素 (MA) 和裂变产物 (FP) , 其中的锕系元素 ( 如 Pu 、 Np 、 Am 和 Cm 等 ) 和长寿命裂变产物 (LLFP) 构成了对地球生物和人类环境主要的长期放射性危害。这一问题如不能妥善解决 , 则将制约核能的持续发展。近年来 , 国际上正在积极开展先进燃料循环体系或洁净核能体系的研究 , 其目标是降低核电生产成本 , 提高核电生产体系的经济性 ; 减少废物产生量 , 促成生态和谐 ; 充分利用铀资源 ; 确保核不扩散。 一、燃料循环体系概念 目前 , 国际上有2种核燃料循环方式 , 即“一次通过” (once 2 through cycle) 和“后处理燃料循环” (reprocessing fuel cycle) 。所谓“一次通过”方式 , 是将乏燃料作为废物直接进行地质处置。由于乏燃料中包含了所有的放射性核素 , 要在处置过程中衰减到低于天然铀矿的放射性水平 , 将需要10 万年以上。所以 , “一次通过”方式对环境安全的长期威胁“后处理燃料循环”方式是通过后处理将乏燃料中的 U 和 Pu 提取出来进行再循环 , 以充分利用铀资源。 后处理所产生的高放废液(HLLW) 经玻璃固化后进行地质处置。由于玻璃固化废物中含有所有的 MA 和 FP , 其长期放射性危害依然存在。如果将 MA和LLFP 从 HLLW 中分离出来 , 则所制得的玻璃固化废物存放 10 3 a 左右后 , 其放射性毒性即可降至天然铀矿水平。如果将分离出的 MA和 LLFP 通过嬗变使之转变成短寿命或稳定核素 , 则核能生产对环境可能造成的放射性危害可减到很低的程度。同时 , 嬗变过程中所释放的能量也可以利用 , 从而进一步提高铀资源的利用率。 MA 和 LLFP 的分离嬗变方案是对“后处理燃料循环”体系的延伸 ,在此基础上 , 将形成“先进燃料循环” (advancedfuel cycle) 体系。 不同燃料循环方式下核废物长期放射性风险。“先进燃料循环”体系是对现有核能生产及其燃料循环体系的进一步发展 , 它是现有的热堆燃料循环与将来的快堆或加速器驱动系统(accelerator 2 driven system , ADS) 燃料循环的结合。随着快堆和 ADS 燃料循环的逐步引入 , 今后的先进后处理技术将同时处理热堆和快堆乏燃料以及嬗变靶件 , 实现U、Pu的闭路循环和MA 的嬗变。与现有的燃料循环体系相比 , 先进燃料循环体系应具有更高的铀资源利用率、更好的核能生产经济性、更佳的环境安全性以及更强的防核扩散能力。为此 , 今后的燃料循环过程将进一步简化。例如 , 在满足快堆燃料循环要求的前提下 , 水法后处理可开发“一循环” Purex 流程 , 钚产品对FP 的去污因子可降至103 , 这可能使投资费用降低 1/ 2 ～ 1/ 3 , 产品的强辐射还能提供防核扩散屏障。如果今后干法后处理能够实现工业化 , 则具有更好的经济性和防核扩散能力。 后处理的去污水平降低要求后 , 相应的燃料元件的制备过程必须实现远距离操作 , 由此导致的费用上升可以通过简化燃料元件制备工艺得以补偿。燃料循环过程中产生的 Pu 、 MA 和LLFP , 将在快堆或 ADS 中燃烧或嬗变 , 以减少其长期放射性危害 , 保证环境安全 , 并利用燃烧过程中释放的能量。“先进
常用绝缘材料
一、常用绝缘材料 电阻系数大于10的9次方Ω.cm的材料在电工技术上叫做绝缘材料。他的作用是在电气设备中把电位不同的 带点部分隔离开来。因此绝缘材料应具有良好的介电性 能，即具有较高的绝缘电阻和耐压强度，并能避免发生漏 电、爬电或击穿等事故；其次耐热性能要好，其中尤其以 不因长期受热作用（热老化）而产生性能变化最为重要； 此外还有良好的导热性、耐潮和有较高的机械强度以及工 艺加工方便等。 二、绝缘材料的分类和性能指标 1、分类 电工常用的绝缘材料按其化学性质不同，可分为无机绝缘材料、有机绝缘材料和混合绝缘材料。 （1）、无机绝缘材料：有云母、石棉、大理石、瓷器、玻璃、硫磺等，主要做电机、电气的绕组绝缘、开关的底板和绝缘子等。 （2）、有机绝缘材料：有虫胶、树脂、橡胶、棉纱、纸、麻、蚕丝、人造丝，大多用于制造绝缘漆、绕组导线的被覆绝缘物等。 （3）、混合绝缘材料：由以上两种材料加工制成的各种成型绝缘材料，用做电器的底座、外壳等。 2、性能指标
电工常用的绝缘材料的性能指标如绝缘强度、抗张强度、比重、膨胀系数等。 （1）耐压强度：绝缘物质在电场中，当电场强度增大到某一极限时，就会击穿。这个绝缘击穿的电场强度称为绝缘耐压强度（又称介电强度或绝缘强度），通常以1mm厚的绝缘材料所能承受的电压KV值表示。 （2）抗张强度：绝缘材料每单位截面积能承受的拉力，例如玻璃每平方厘米截面积能承受140 千克。 （3）密度：绝缘材料每立方米体积的质量，例如硫磺每立方米体积有2克。 （4）膨胀系数：绝缘体受热以后体积增大的程度。 3、绝缘材料的耐热等级 （1）Y级 绝缘材料：木材、棉花、纤维等天然的纺织品，以醋酸纤维和聚酰胺为基础的纺织品，以及易于分解和熔化点较低的朔料。极限工作温度：90度。 （2）A级 绝缘材料：工作于矿物油中的和用油或油树脂复合胶浸过的Y 级材料，漆包线、漆布、漆丝的绝缘及油性漆。沥青漆等。 极限工作温度：105度。 （3）E级 绝缘材料：聚脂薄膜和A级材料复合、玻璃布、油性树脂漆、
高压变频器常用绝缘材料分析与对比 ——刘强 一、绝缘材料的定义 1.1广义定义：能够阻止电流通过的材料，俗称不导电材料。 1.2 科学定义：能够建立强电场的物质，其绝缘电阻系数均应在10^7欧姆·cm以上，这样的物质就称为电介质或绝缘材料。 二、绝缘材料分类 2.1根据国家机电行业统一标准，绝缘材料产品按形态结构、组成或生产工艺特征划分为八大类，用一位阿拉伯数字来表示。 -1——代表绝缘漆、可聚合树脂和胶类； -2——代表树脂浸胶纤维制品类； -3——代表层压制品、卷绕制品、真空压力浸胶制品和引拔制品类； -4——代表模塑料类； -5——代表云母制品类； -6——代表薄膜、粘带和柔软复合材料类； -7——代表纤维制品类； -8——代表绝缘液体类。 第3大类层压制品包括：层压板、层压棒和层压管。我司目前使用的3240环氧板（全称3240环氧酚醛玻璃布层压板）属于层压制品中的层压板。 2.2 绝缘材料型号的命名及表示内容 2.2.1产品命名=树脂+基材+形态（也可加修饰语） 例如：酚醛纸层压板、环氧玻璃布层压板、高强度酚醛棉布层压板、酚醛棉布层压板等 2.2.2 型号命名及表示内容（型号通常以四位数字表示） 第一位数字：表示绝缘材料的类别，如“3”表示绝缘层压制品类 第二位数字：表示小类产品代号（0~8个数字） -0——有机补强材料层压板类（纸、棉布，如3021纸板、3025棉布板） -1——真空压力浸渍制品类（原为石棉层压板类） -2——无机补强材料层压板类（玻璃布等，3240环氧玻璃布板） -3——空号 -4——空号 -5——有机补强材料层压管类（纸、棉布等，如3520纸管、3526棉布管） -6——无机补强材料层压管类（玻璃布等，3640环氧玻璃布管）
核燃料循环原理 1．核工业体系的组成及其流程 核工业是一个十分广大的系统工程，其组成体系包括：铀矿勘探、铀矿开采与铀的提取、燃料元件制造、铀同位素分离、反应堆发电、乏燃料后处理、同位素应用以及与核工业相关的建筑安装、仪器仪表、设备制造与加工、安全防护及环境保护。 2．核燃料循环及其组成 核燃料循环是核工业体系中的重要组成部分。所谓核燃料循环是指核燃料的获得、使用、处理、回收利用的全过程。 燃料循环通常分成两大部分，即前端和后端，它包括铀矿开采、矿石加工（选矿、浸出、沉淀等多种工序）、铀的提取、精制、转换、浓缩、元件制造等；后端包括对反应堆辐照以后的乏燃料元件进行铀钚分离的后处理以及对放射性废物处理、贮存和处置。 3．铀矿地质勘探 铀是核工业最基本的原料。铀矿地质勘探的任务，是查明和研究铀矿床形成的地质条件，阐明铀矿床在时间上和空间上分布的规律，运用铀矿床形成和分布的规律指导普查勘探，探明地下的铀矿资源。
地壳中的铀，以铀矿物、类质图象（形成含铀矿物）和吸附状态的形式存在。由于铀的化学性质活泼，所以不存在天然的纯元素。铀矿物主要是形成化合物。目前已发现的铀矿物和含铀矿物有170种以上，其中只有25-30种铀矿物具有实际的开采价值。 铀矿床是铀矿物的堆积体。铀矿床是分散在地壳中的铀元素在各种地质作用下不断集中而成的，也是地壳不断演变的结果。查明铀矿床的形成过程，对有效地指导普查勘探具有十分重要的意义。 并不是所有的铀矿床都有开采、进行工业利用的价值。影响铀矿床工业评价的因素很多，有矿石品位、矿床储量、矿石技术加工性能、矿床开采条件，有用元素综合利用的可能性和交通运输条件等。其中矿石品位和矿床储量是评价铀矿床的两个主要指标。 铀矿普查勘探工作的程序，包括区域地质调查、普查和详查、揭露评价、勘探等相互衔接的阶段。同时还伴随-系列的基础地质工作，如地形测量、地质填图、原始资料编录、岩石矿物鉴定、样品的化学和物理分析、矿石工艺试验等。 4．铀矿开采 铀矿开采是生产铀的第一步。它的任务是把工业品位的铀矿厂从地下矿床中开采出来，或将铀经化学溶浸，生产出液体铀化合物。铀矿的开采与其它金属矿的开采基本相同，但是由于铀矿有放射性，能
电机绝缘等级的分类及绝缘材料分类 电动机的绝缘等级是指其所用绝缘材料的耐热等级，分A、E、B、F、H级。允许温升是指电动机的温度与周围环境温度相比升高的限度。绝缘的温度等级A级E级B级F级H级最高允许温度（℃）105 120 130 155 180 绕组温升限值（K）60 75 80 100 125 性能参考温度（℃）80 95 100 120 145 。 在电机等电气设备中，绝缘材料是最为薄弱的环节。绝缘材料尤其容易受到高温的影响而加速老化并损坏。不同的绝缘材料耐热性能有区别，采用不同绝缘材料的电气设备其耐受高温的能力就有不同。 人们根据不同绝缘材料耐受高温的能力对其规定了7个允许的最高温度，按照温度大小排列分别为：Y、A、E、B、F、H和C。它们的允许工作温度分别为：90、105、120、130、155、180和180℃以上。 绝缘等级为B级的绝缘材料，主要是由云母、石棉、玻璃丝经有机胶胶合或浸渍而成的。常用的B级绝缘材料有PVC玻璃纤维套管(黄腊管), 6520复合纸, DMD绝缘纸等 外壳防护等级 保护等级由两位数字组成，在其前加上IP字样。第一位特征数字防止固定导体异物进入 0 无防护 1 固定异物直径大于50mm 2 固定异物直径大于12mm 3 固定异物直径大于2.5mm 4 固定异物直径大于1.0mm 5 防尘 6 尘密 第二位特征数字防止进水造成有害影响 0 无防护 1 垂直滴水 2 倾角75-90°滴水 3 淋水 4 溅水 5 喷水 6 猛烈喷水7 短时间侵水8 连续侵水
IP1 2 第一位数字，第二位数字抗外界物体冲刺能力防水能力 0无抗冲穿能力0无防水穿能力 1外界物体尺寸大于50mm（特大）1水自落下滴 2外界物体尺寸大于120mm（中）2水滴入角度为-15° 3外界物体尺寸大于2.5mm（小）3水以60°角度喷射 4颗粒状外界物体，粒度大于1mm 4从各方面喷射 5危险性尘埃5 50升/分的水束5危险性尘埃5 50升/分的水 6穿透性尘埃（仅适用于特殊壳体） 6 100升/分的水束 7以1米/分的速度浸入水中7以1米/分的速度浸入水中 8以预先商定的方式浸入水中8以预先商定的方式浸入水中 绝缘材料 电工常用的绝缘材料按其化学性质不同，可分为无机绝缘材料、有机绝缘材料和混合绝缘材料。常用的无机绝缘材料有：云母、石棉、大理石、瓷器、玻璃、硫黄等，主要用作电机、电器的绕组绝缘、开关的底板和绝缘子等。有机绝缘材料有：虫胶、树脂、橡胶、棉纱、纸、麻、人造丝等，大多用以制造绝缘漆，绕组导线的被覆绝缘物等。混合绝缘材料为由以上两种材料经过加工制成的各种成型绝缘材料，用作电器的底座、外壳等。 耐热等级的绝缘材料简述 Y 90 用未浸渍过的棉纱、丝及纸等材料或其组合物所组成的绝缘结 构 A 105 用浸渍过的或浸在液体电介质（如变压器油中的棉纱、丝及纸等材料或其组合物所组成的绝缘结构） E 120 用合成有机薄膜、合成有机瓷漆等材料其组合物所组成的绝缘结构 B 130 用合适的树脂粘合或浸渍、涂覆后的云母、玻璃纤维、石棉等，
目前常用绝缘材料分为三类： ⑴无机绝缘材料：云母、瓷器、石棉、大理石、玻璃、硫磺等。用于电机、电器的绕组绝缘，开关底板和绝缘子等。 ⑵有机绝缘材料：橡胶、树脂、虫胶、棉纱纸、麻、蚕丝、人造丝管等。用于制造绝缘漆、绕组导线的外层绝缘等。 ⑶混合绝缘材料：由两种绝缘材料进行加工的成型绝缘材料。用于电器的底座、外壳等。 有机绝缘材料可以分为一下几类： 1.树脂树脂分为天然树脂和合成树脂两种，合成树脂包括热塑性树脂和热固性树脂。 (1)热塑性合成树脂。热塑性合成树脂是由化学方法通过聚合反应人工合成的，其聚合物是线型结构，具有热塑性。 热塑性合成树脂应用较广。聚乙烯有相当的弹性和柔韧性，可制成薄膜，常用做高频电缆的绝缘材料，高频骨架和电容器的薄膜介质;聚苯乙烯的电阻率高，常用做高频和超高频的低损耗绝缘：聚四氟乙烯的化学稳定性高，不会燃烧，用于耐高温的电容器;聚氯乙烯广泛用于制造各种塑料、导线绝缘及电缆的保护层，以及用于制造绝缘漆;聚甲基丙烯酸甲酯又称有机玻璃，可用于装饰，制作一般结构零件，读数透镜，绝缘零件及壳、罩、接线柱等。 (2)热固性合成树脂。热固性合成树脂是通过化学缩聚反应产生的，聚合物大多是空间结构，具有热固性。常用的热固性合成树脂主要有：酚醛树脂：酚醛树脂大多数为热固性的，是由苯酚和甲醛缩聚所得的热固性酚醛，又称胶木(电木)，价格低廉，在电子工业中应用相当普遍。如用于制造合成电阻器及合成电位器的电阻体、酚醛塑料、酚醛层压板，电工中的各类开关、插座、插头等。但其高频损耗较大，只适用于工频和音频等低频场合。 环氧树脂：环氧树脂本来呈热塑性，在各种固化剂作用下，会变成热固性。环氧树脂的电气绝缘性好，耐热，耐气候变化，稳定性高，透湿性小，巍结性好，能与金属、陶瓷等多种材料密切粘合。在电子工业中主要用于编结、浇注、包封、涂覆及层压板中。硅氧树脂：又称有机树脂，具有有机物和无机物优点的一类新型高分子化合物。有较好的机械性能和耐热性，介电性能好，防水，防潮，耐寒，耐化学腐蚀，耐电弧高压电晕。广泛用于制造有机硅漆，有机硅模塑料，用于浸渍、涂覆和电子元器件的封装。透明的有机硅玻璃树脂，电气性能和高频性能好，适用高温、高湿条件下使用，常用做各种材料表面涂2.塑料塑料是以合成树脂为主要原料，加入填料和各种添加剂等配制而成的粉状、粒状或纤维状，在一定的温度、压力条件下可以塑制的高分子材料。塑料质轻，电气性能优良，有足够的硬度和机械强度，易于用模具加工成型，所以在电气设备中得到广泛的应用。
10.0 PVC胶粒 10.1 基本配方 PVC粉：主体一般常用S60、S65、S70﹔ 可塑剂：主要目的在调整软硬度，提高耐寒绝缘等作用﹔ 填充剂：目的在增强加热，光之安全性，及绝缘性﹔ 改质剂：依特性要求添加﹔ 安定剂：抑制PVC内之少量游离Cl-分解﹔ 防火剂：增强耐烧性﹔ 染颜料：颜色调配。 10.2 硬度 国际上常以shore A表示之，而国内软硬度常以P%表示，例如：50kg 之PVC料，可塑剂40kg时是以80P，50gPVC料，可塑剂55kg时是以110P表示即可塑剂愈多P数愈大，PVC胶粒愈软而萧氏硬度(shore A)度数愈大，PVC胶粒愈硬。 10.3 移行说明 电气用品之外壳……等常用的塑料材质大部份为PS，ABS，HIPS，电线为PVC塑材料时，由于含有可塑剂(软化剂)，而有此可塑剂会移行者，会将PS，ABS，HIPS塑料壳侵蚀，因此有非移行的要求，也就是PVC材料不能移。 10.3.1 移行的试验方法 将试片(ABS，或PS或HIPS)两片(长50x宽50x厚20mm)，中间夹PVC电线，再上下两层用玻璃盖住并用500±5g砝码压住，施以不
同时间(24，48，72小时)不同温度(50℃，60℃，70±2℃)之条件下，测试(条件由客户设定)，测试后取出试片，用肉眼观察，试片上不能很轻易的看出痕迹，亦即需极费眼力才能看出来。 ABS = Acrylonitrile Butadiene Styrene Terpolymer 苯乙烯，丁二烯，丙烯，参聚合体 PS = POLYSTRRENE 聚苯乙烯 HIPS = High Impact Polystyrene 高冲击聚苯乙烯 10.3.2 PVC胶粒应具下列性质 耐热性( Thermal Stability ) ﹔ 硬度( Hardness )﹔ 安全性( Safety )﹔ 老化性( Aging Properties ) ﹔ 机械性质( Mechanical Properties )﹔ 耐燃性( non-flammability )﹔ 电气特性( Electrical Properties )﹔ 耐候性( Weather ability )﹔ 光安定性( Light Stability )﹔ 低温特性( Low Temperature Properties )。 11.0 塑料常用特性名词解释 11.1 抗张强度：（Tensile Strength） 将试样（如哑铃片……等）拉断时所需要之应力，用之单位为PSI 或kg/mm2。
电工常用的绝缘材料按其化学性质不同，可分为无机绝缘材料、有机绝缘材料和混合绝缘材料。常用的无机绝缘材料有：云母、石棉、大理石、瓷器、玻璃、硫黄等，主要用作电机、电器的绕组绝缘、开关的底板和绝缘子等。有机绝缘材料有：虫胶、树脂、橡胶、棉纱、纸、麻、人造丝等，大多用以制造绝缘漆，绕组导线的被覆绝缘物等。混合绝缘材料为由以上两种材料经过加工制成的各种成 型绝缘材料，用作电器的底座、外壳等。 绝缘材料的作用是在电气设备中把电势不同的带电部分隔离开来。因此绝缘材料首先应具有较高的绝缘电阻和耐压强度，并能避免发生漏电、击穿等事故。其次耐热性能要好，避免因长期过热而老化变质；此外，还应有良好的导热性、耐潮防雷性和较高的机械强度以及工艺加工方便等特点。根据上述要求，常用绝缘材料的性能指标有绝缘强度、抗张强度、比重、膨胀系数等。
绝缘耐压强度：绝缘体两端所加的电压越高，材料内电荷受到的电场力就越大，越容易发生电离碰撞，造成绝缘体击穿。使绝缘体击穿的最低电压叫做这个绝缘体的击穿电压。使1毫米厚的绝缘材料击穿时，需要加上的电压千伏数叫做绝缘材料的绝缘耐压强度，简称绝缘强度。由于绝缘材料都有一定的绝缘强度，各种电气设备，各种安全用具（电工钳、验电笔、绝缘手套、绝缘棒等），各种电工材料，制造厂都规定一定的允许使用电压，称为额定电压。使用时承受的电压不得超过它的额定电 压值，以免发生事故。 抗张强度：绝缘材料单位截面积能承受的拉力，例如玻璃每平方厘米截面积能承受1400牛顿的 拉力。 绝缘材料的绝缘性能与温度有密切的关系。温度越高，绝缘材料的绝缘性能越差。为保证绝缘强度，每种绝缘材料都有一个适当的最高允许工作温度，在此温度以下，可以长期安全地使用，超过这个温度就会迅速老化。按照耐热程度，把绝缘材料分为Y、A、E、B、F、H、C等级别。例如A级绝缘材料的最高允许工作温度为105℃，一般使用的配电变压器、电动机中的绝缘材料大多属于A级。
核燃料及燃料循环
——放射性废物处理与处置
黄群英
中国科学技术大学 核科学技术学院 中国科学院 等离子体物理研究所
Tel：5593328 E-mail: qyhuang@https://www.doczj.com/doc/1b13086402.html, https://www.doczj.com/doc/1b13086402.html,
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中科大硕士课程 ?
裂变能面临的重要问题
? 核废料
一座 1000MW 核电站每年产生约数百吨的 核废料；其中高放废料约27吨。 ? 要用 1.2×1010万吨水稀释后，才能 达到排放标准！ ? 相当于整条长江136年的水流量！
? 核废物的危害
? 含有放射性物质：不能消除，只能靠 自身的衰变而减少。 ? 射线危害：核素释放的射线通过电离 和激发，对生物体造成辐射损伤。 ? 热能释放：衰变放出的能量，会导致 废液的温度不断上升甚至自行沸腾。
提 纲
1 放射性废物的基本概念 2 放射性废水的处理和处置 3 放射性废气的处理和处置 4 放射性固体废物的处理和处置
? 基本概念
放射性废物的处理和处置
? 放射性废物指放射性核素含量超过国家规定限 制的固体、液体和气体废弃物。 ? 放射性废物的主要来源是乏燃料后处理厂；
? 卸出的核燃料中新产生的放射性物质，有99%以上最 后都存在于后处理厂的废物里，而且绝大部分存在 于高放废物中。
? 后处理厂为了保持周围区域的地面、地表水、空气中的放射性水平低于有关的 限值，需对放射性废物进行必要的处理和处置。
? 放射性废物的种类
? 按比活度与半衰期区分：高放长寿命、中放长寿命、低放长寿命、中放短寿 命、低放短寿命五类； ? 通常认为放射性半衰期长于30年为长寿命放射性核素；