核燃料循环完PPT演示文稿

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核电厂核燃料ppt介绍原理

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秦山核电厂 15×15－21；外形尺寸为199.3×199.3mm，8层因科镍定位格架。 204根元件棒。燃料棒长3210mm，活性段长2900mm 包壳直径为10±0.03mm,壁厚0.7±0.04mm,材料为Zr-4。芯块直径8.43±0.02mm，高度10±0.5mm,双碟形（深度0.35mm）。铀－5 加浓度为2.40％,2.6725和3.00％。预充压～1.96MPa。燃耗至 30000MWd/tU。 • 大亚湾核电厂 17×17的AFA-2G组件，燃耗为33000MWd/tU。燃料棒直径9.5mm，长度3859mm。从2002年使用AFA-3G组件，组件的平均卸料燃耗45000MWd/tU，接近50000MWd/tU的国际水平。从AFA-2G至AFA-3G的主要改进是燃料富集度提高至4.45％，采用 Gd2O3-UO2可燃毒物芯块，包壳采用了M-5合金（Zr-1%Nb-0.12%O）, 加大导向管壁厚，降低上下管座的压降，增加3组带有搅混翼的中间跨距的中间格架，从而提高了包壳管的抗腐蚀、抗辐照、抗弯曲性能和热工水力裕量。 • 目前法国又有新开发（1999年）的ALLIANCE组件，所有材料（导向管、包壳管、格架）均用M5合金，燃耗70000MWd/tU。
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表4-1 各种核燃料的性能对比
UO2 U 熔点（℃）晶体结构 1133 αRT-668 β668774γ774-MP 2865 FCC 2380 FCC 2850 FCC 640 α 2400 1750 1325 FCC 1325 BCC 11.72（RT） UC UN Pu MOX Th+UO2
氮的寄生俘获与氧、氢、水作用从UO2制得生物学上有害
U从心部向边缘迁移与空气、水作用,与钠不作用 FBR20% PWR35% 易

五核燃料循环完ppt课件

烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植，但对于大面积烧伤病人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想如何来治疗该病人
核燃料循环
1 核燃料循环 2 铀资源 3 勘探与采冶 4 转化 5 浓缩 6 元件制造 7 堆内使用和暂存 8 核燃料的处理
烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植，但对于大面积烧伤病人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想如何来治疗该病人
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
铀同位素分离扩散机群
Gaseous diffusion
铀同位素离心级联
Ultracentrifugation
烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植，但对于大面积烧伤病人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想如何来治疗该病人
世界铀资源分布
加拿大
哈萨克斯坦
美国
价格
南非
澳大利亚
烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植，但对于大面积烧伤病人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想如何来治疗该病人
世界铀资源用于反应堆的产能效率
按能值折算为标准煤单位：Gt标准煤
天然铀资源
用于热中子反应堆
6.1 核燃料循环 Nuclear Fuel Cycle
前端
后端
烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植，但对于大面积烧伤病人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想如何来治疗该病人

核燃料循环PPT课件

第五章核素图和同位素手册
FWHM（60）：峰康比：64：1 相对效率（60）：40％
图3 HPGe谱仪60Co能谱图
第五章核素图和同位素手册
图4 14C标准溶液的液闪谱图5 90Sr-90Y样品的液闪谱
第五章核素图和同位素手册
图6 纯化后239Pu 谱图
第五章核素图和同位素手册
❖ 核燃料循环
核燃料进入反应堆前的制备和在反应堆中燃烧及以后的处理的整个过程称为核燃料循环。这个过程包括：铀（钍）资源开发、矿石加工冶炼、铀同位素分离和燃料加工制造，燃料在反应堆中使用，乏燃料后处理和核废物处理、处置等三大部分。也有一些国家考虑对乏燃料不进行后处理，或暂不考虑后处理。因此，前者为闭式核燃料循环（图1-1），后者为开式核燃料循环或一次通过式核燃料循环（图1-2）。
于1） G3 增殖堆（核燃料转换比大于1）
H．新堆型开发阶段
H1 实验堆 H2 原型堆 H3 商业示范（验证）堆
I1 重水堆，有压力容器式和压力管式之分
I．结构型式
I2 钠冷快堆，有池式与回路式之分 I3 高温气冷堆，有球床式与柱床式之分 I4 轻水型研究试验堆，有游泳池式、水罐式与
池内罐式之分
479.5 187W 510.6 & 511.0
1460.8 40K
650
600
550
536.7 184Ta 551.5 187W 567.2 583.2 610.5 615.3 618.4 187W 625.5 187W
654.9
685.8 187W
250
200
150
100
50
30.7 179W 58.0 W-K1 & 59.3 W-K2

核燃料后处理工学PUREXppt课件

11
5.2 共去污-分离循环
(二) 工艺条件的选择
(1) 共萃取共去污(1A) ➢ ① 料液铀浓度 ➢ ② 料液和洗涤剂的硝酸浓度 ➢ ③ TBP浓度 ➢ ④ 铀饱和度 ➢ ⑤ 流比 ➢ ⑥ 温度
12
5.2 共去污-分离循环
(1) 共萃取共去污(1A) ➢ ① 料液铀浓度
✓ 高(生产能力/进料级的铀饱和度) ✓ 太高(粘度/密度/流动性)
• 加浓铀燃料元件：200-300g/L • 天然铀或低加浓铀：1.8mol/L
13
5.2 共去污-分离循环
(1) 共萃取共去污(1A) ➢ ② 料液和洗涤剂的硝酸浓度
高酸(3mol/L)进料低酸(1mol/L)洗涤
✓ 优点： • 有利于去除钌/锆/铌 ✓ 缺点： • 降低了设备的生产能力； • 有机相降解比较严重； • 提高了试剂消耗量，增加了强放废液处理和贮存费用。
25
5.2 共去污-分离循环
(3) 铀的反萃取（1C槽）
➢ ① 硝酸浓度 ➢ ② 温度
提高温度有利于 • 铀的反萃 • 分相，减少相夹带
➢ ③ 流比
铀的收率反萃水相的铀浓度不致太低
26
5.2 共去污-分离循环
(4) 污溶剂的净化与复用
➢ 定义 ➢ 目的 ➢ 要求 ➢ 方法
27
5.2 共去污-分离循环
蒸发浓缩器
➢ 装置： 1CU ➢ 任务：便于对2DF调料
调料罐
➢ 装置： 2DF,2AF ➢ 任务：调酸调价
水相废液
➢ 装置：1AW,2DW,2AW
污溶剂
➢ 装置：1CW,2BW,2EW
5
6
5.2 共去污-分离循环
(一) 过程概述 ➢ (1) 共萃取共去污(1A)

核燃料后处理解析ppt课件

资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值
乏燃料中剩余易裂变燃料和可转换材料只有经后处理分离净化后才能得到回收复用。 ☞ 对低加浓铀乏燃料中尚含有235U～0.9％、238U～95％和新生成的易裂变物质239Pu～1％，经后处理可以从中回收有用的铀和钚，再制成UO2、PuO2或UO2＋PuO2（MOX）燃料返回热堆或快堆使用，使核燃料得以有效利用，缓解发展核电与铀资源不足的矛盾。 ☞ 对于燃料的初始235U富集度为3.3％、燃耗为33000 MWd/t 的1000 MWe（即100万千瓦）的压水堆电站，若燃料用后不再循环，每年需要天然铀（以U3O8计）约200t；而通过后处理使铀可节约天然铀约15％，铀、钚同时循环使用，可节约天然铀40％。此外，实现铀循环还可节约分离功6-10％，实现铀、钚同时循环可节约分离功约40％。如果使用混合氧化物燃料的快中子增殖堆核燃料闭路循环，对铀资源的利用率可从热堆的0.5-1％提高到60-70％！
☞ 核弹头的主要装料是239Pu 与235U的生产相比较，用天然铀作原料，在反应堆内将238U
转换为239Pu，然后通过后处理提取军用钚是发展核武器的更加经济而有效的途径。另一方面，核弹性能上，钚弹的临界质量要比铀弹要小，同样威力的原子弹用钚量只有用铀量的1/3-1/4左右。谁掌握了后处理技术，谁就有可能制造更经济的核武器。
工业上曾先后使用过的主要流程有磷酸铋流程、Redox流程、Butex流程、Thorex流程和Purex流程。而在各种萃取流程中性能最好、使用最成功的是以TBP为萃取剂的Purex 流程：目前世界各国用来处理电站辐照核燃料的工艺流程（而离子交换法则是用于尾端处理，作为钚或镎产品的纯化、浓缩手段）。

核燃料后处理工学 PUREX(课堂PPT)

23
5.2 共去污-分离循环
(2) 铀、钚分离（1B槽）
9
5.2 共去污-分离循环
(一)过程概述
(2) 1B槽（铀钚分离槽）
➢ 1BX：还原反萃剂 ➢ 1BS：补充萃取剂 ➢ 1BP：水相反萃液 ➢ 1BU：含U有机相
10
5.2 共去污-分离循环
(一) 过程概述 (3) 1C槽
➢ 1CX：铀反萃取剂 ➢ 1CU：含铀水相反萃液 ➢ 1CW：污溶剂
✓ 依据：
• 当1AF料液中锆铌含量比钌多时
✓ 优点：
• 由于采用较高铀浓度的料液而提高了设备的生产能力； • 降低了强放废液1AW的硝酸浓度。
✓ 缺点： • 增加了铀/钚净化循环除钌的负担。
16
5.2 共去污-分离循环
(1) 共萃取共去污(1A) ➢ ③ TBP浓度 ➢ 所处理对象
➢ 高加浓铀燃料元件 • 2%-15%(体积)TBP浓度 ➢ 天然铀及低加浓铀燃料元件 • 30% (20%-40%) (体积)TBP浓度 • 生产能力 • 水力学性能 • 铀/钚和裂片元素分配系数
核燃料化学工艺学
Part Ⅱ 核燃料后处理
第五章溶剂萃取工艺过程
第十三讲聂小琴
1
第五章溶剂萃取工艺过程
5.1 普雷克斯流程概述 5.2 共去污-分离循环 5.3 钚的净化循环 5.4 铀的净化循环
2
5.1 普雷克斯流程概述
普雷克斯 (Purex: Plutonium Uranium Recovery by Extraction—萃取回收铀钚)
13
5.2 共去污-分离循环
(1) 共萃取共去污(1A) ➢ ① 料液铀浓度
✓ 高(生产能力/进料级的铀饱和度) ✓ 太高(粘度/密度/流动性)

第六章-核燃料循环PPT课件

.
39
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
• 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）in situ leaching,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）
.
7
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
.
8
世界铀资源分布
加拿大
哈萨克斯坦
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
• 堆浸heap leaching

核燃料循环

铀同位素分离扩散机群
铀同位素离心机联
铀的浓缩
--因为同位素有几乎相同的化学特性，不易用化学分离因此铀的浓缩是精炼油的物理过程
--利用微小质量差分离U238和U235 --浓缩厂的最终产品为UF6
铀浓缩厂
铀的浓缩
1.气体扩散法最成功、最经典的方法、商业开发的第一个浓缩方法，利用不同质量的铀同位素在转化为气态时运动速率的差异。轻同位素气态时移动较快，更快通过多孔分离膜抽取，通过的气体被送到下一级，达到反应堆,需要1000级以上美国、法国等使用 2.气体离心法通过重力和离心场分离，重的在外，近轴处的气体被导出送入下一台离心机，单位分离功耗电只是气体扩散法的5%，成本下降了75% 日本、欧洲等使用美国当年在日本广岛投放的原子弹就是通过这种技术制成的。 3.气体喷嘴法高速吹向凹型壁，惯性和离心力使重物近壁面喷嘴法的单级分离系数介于气体扩散法和离心法之间，比能耗和比投资与气体扩散法相当或略大。由于气体动力学法的比能耗和比投资都很高，已经成功应用扩散法的国家一般都不再研制气体动力学方法。
铀矿冶是指从铀矿石中提出、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味的矿石，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，需经多次改变形态，不断进行铀化合物的浓缩与纯化。
图1-3 轻水堆电站、铀-钚燃料循环示意图
黄华
前言
核燃料循环，为核动力反应堆供应燃料和其后的所有核燃料循环处理和处置过程的各个阶段。它包括铀的采矿，加工提纯，化学转化，同位素浓缩，燃料元件制造，元件在反应堆中使用，核燃料后处理，废物处理和处置等。

《核能》能源与可持续发展PPT课件 (共26张PPT)

核电站：是利用可控链式反应释放出能量发电。
核心设备是反应堆。
核能
内能
机械能
电能
大亚湾核电站
秦山核电站
二、核能的和平利用－－核电站
1、能量转化：
核能
内能
机械能
电能
2、我国第一座自行设计建造的核电站：－－秦山核电站 3、存在的问题：－－放射性污染
核能的和平利用――核电站
思考：在电站工作过程中，能是如何转化的？核能→内能→机械能→电能
例：氢弹、太阳－－热核反应
氘核氚核
3、聚变威力更大
一个中子（随能量释放）氦核
核能：当原子核发生聚变或者是裂变时会出现质量减少，根据爱因斯坦的质能方程E=mc2，减少的质量会转化为能量，因此发生聚变和裂变时释放出巨大的能量。
一个重核分裂成两个中等裂变大小的核。
核反应
聚变：两个轻核结合成一个较
原子核内部结构 2、核能是_____________ 发生变化的过程中释放出的原子能。获得核能的两条途径是能量，它又叫________ 重核裂变和_________ _________ 。轻核聚变 3、核电站是利用原子核裂变的链式反应所产生 _________________ ______ 的能量来发电的。它的优点是只需消耗很少电能。燃料，就可以产生大量的____ _______ 铀为核燃核反应堆，它以___ 4、核电站的核心是__________ 料，反应堆中放出的____ 核能转化为高温蒸汽的内能，通过汽轮发电机转化为_______ ______ 机械能。核电站必须防止___________ 放射线外泄，避免造成污染问题。
大的核。
裂变：

核燃料循环后端 PPT

大家应该也有点累了，稍作休息
大家有疑问的，可以询问和交流
乏燃料：大部分238U(95%)， 235U（小于0.83%）, 一定数量Pu（1％），裂变产物(约3%)
后处理的目的：提高资源利用——回收乏燃料中的铀、钚进行再循环(MOX) 改进废物管理——减少废物体积，实施先进燃料循环(P/T)
乏燃料经过冷却之后仍有很强的放射性，并有很高的衰变热核燃料循环中的非常重要的活动
—— 受国家和国际法规（IAEA）的限制 —— 受社会的高度关注
IAEA：国际原子能机构
可采用公路、铁路和海上运输的方式核运输是非常安全和成熟的商业活动
法国每年运输大约1,500万件危险品，其中: 30万件为放射性物品，15,000件与核燃料循环有关，750件为燃料、乏燃料、HLW（高放废物）
机械设备实验大厅
中国第一座动力堆乏燃料元件后处理中间试验厂（中试工程），兰州404厂
设计能力为日处理100公斤乏燃料
我国404厂的核燃料处理能力
日本的燃料再处理厂
青森県上北郡六ヶ所村大字尾駮字野附
乏燃料运输一座1000MWe的PWR每年卸出乏燃料大约30吨，
经过一段时间的冷却之后要运离反应堆（离堆贮存）
铀矿开采
新元件
反应堆
乏燃料
燃料获取
元件制造
中间储存
图1-1. 开式或一次通过式燃料循环示意图
切割、包装最终处置库
铀矿开采
新元件
反应堆
乏燃料
燃料获取
元件制造
钚产品
中间储存
堆后铀、钚
后处理
乏燃料
废物处理处置图1-2. 闭式核燃料循环示意图
• 我国核燃料循环相关企业情况

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核燃料循环
1 核燃料循环 2 铀资源 3 勘探与采冶 4 转化 5 浓缩 6 元件制造 7 堆内使用和暂存 8 核燃料的处理
1
6.1 核燃料循环 Nuclear Fuel Cycle
前端后端
2
4.1 核燃料循环
核燃料循环铀钚燃料循环、钍铀燃料循环循环方式：一次通过，后处理燃料循环，先进燃料循环
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
0
0
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800
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800
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77
45
45
45
39,670 41,282 43,853
2009 14,020 10,173 7982 3243 4626 2429 3564 1453 750 104 840 563 290 345 258 75 50 50,772
33
核燃料的制造
冶炼
转化
矿石组装
黄饼
六氟化铀
烧结
浓缩
芯块 4
组件
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
5
4.2 铀资源
世界铀资源分布/储量
铀现货价格变化
6
4.2 铀资源
按国家分列的年铀产量
Country or area
Kazakhstan Canada Australia Niger Namibia Uzbekistan Russia^ USA China ^ Malawi Ukraine^ South Africa India^ Brazil Czech Rep Romania^ Pakistan^
Total
2002 2800 11,604 6854 3075 2233 1860 2900 883 730 0 800 824 230 270 465 90 38 36,036
2003 3300 10,457 7572 3143 2036 1589 3150 779 750 0 800 758 230 310 452 90 45 35,576
核工业东北地质局二四三大队
核工业西北地质局二Ｏ三研究所
核工业中南地质局二三Ｏ研究所
核工业东北地质局二四Ｏ研究所
核工业华东地质局二七Ｏ研究所
核工业西南地质局二八Ｏ研究所
核工业华南地质局二九Ｏ研究所
14
放大10000倍
铀矿
铀矿石
15
中国第一块铀矿石
16
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
2004 3719 11,597 8982 3282 3038 2016 3200 878 750 0 800 755 230 300 412 90 45 40,178
2005 4357 11,628 9516 3093 3147 2300 3431 1039 750 0 800 674 230 110 408 90 45 41,179
8
世界铀资源分布
加拿大
哈萨克斯坦
美国
价格
南非
澳大利亚
9
世界铀资源用于反应堆的产能效率
按能值折算为标准煤单位：Gt标准煤
天然铀资源
用于热中子反应堆
不回收核回收核燃料
燃料
并复用钚
复用钚
用于快中子反应堆
勘定储量：5Mt
81
118
236
8850
推测储量：25Mt
405
590 1180 44250
包括海水中的铀：25Gt
2012 21,317 8999 6991 4667 4495 3000 2872 1596 1500 1101 960 465 385 231 228 90 45 58,7394
4.2 铀资源
根据OECD/NEA与IAEA《2011年铀:资源、生产和需求》全球开采成本低于260美元/KGU的总探明资源量709. 66万 tU.以现有的消耗速率,可满足100多年全球核电站的需要。未探明资源量约为1040.05万tU。
40500
59000 11800 442500
1t天然铀的产能值（MWd/t）
5500*
8000 * 16000 * 600000
折算为标准煤吨数
16225
23600 47200 1770000
*: 分离工厂贫铀中U－235含量取0.2％
10
4.3 勘探与采冶
遥感合成图
铀矿地质研究铀矿勘查露天开采，地下开采主要工艺：地浸、堆浸 2013年产量5.8万吨铀数字化矿山
浸出
黄饼
1111
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%,加拿业的主要因素
矿石品位
2010 17,803 9873 5900 4198 4496 2400 3562 1660 827 670 850 583 400 148 254 77 45 53,663
2011 19,451 9145 5983 4351 3258 3000 2993 1537 1500 846 890 582 400 265 229 77 45 54,610
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
12
铀矿地质勘查
野外勘探
遥感合成图
铀矿
13
铀矿地质勘探
核工业地质局
核工业总公司
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Ｏ八大队
核工业地质局二一六大队
Production (tU)
2006 2007 2008
5279 6637 8521
9862 9476 9000
7593 8611 8430
3434 3135 3032
3077 2879 4366
2270 2320 2338
3400 3413 3521
1692 1654 1430
750 712 769