簡介:核工業(yè)概論,李全偉國防科技學(xué)院,目錄,課程安排16/32學(xué)時8/16周第一講緒論(核工業(yè)基礎(chǔ)知識)第二講鈾的生產(chǎn)與加工第三講核反應(yīng)堆第四講核電站第五講核燃料后處理第六講核廢物的處理第七講核廢物的處置第八講輻射防護,第二講鈾的生產(chǎn)與加工,內(nèi)容提要21鈾礦的勘探、開采和加工(原子能工業(yè)第12章)1、鈾礦地質(zhì)勘探2、鈾礦的開采3、鈾的水冶4、鈾的精制22富集鈾的生產(chǎn)(原子能工業(yè)第9章)1、主要分離方法2、分離廠的基本特點3、六氟化鈾23核燃料元件制造(原子能工業(yè)第13章)1、對燃料元件的要求2、燃料元件的基本結(jié)構(gòu)3、核燃料和包殼材料24核燃料的運輸(原子能工業(yè)第14章),鈾,鈾(U)是一種帶有銀白色光澤的金屬,鈾的原子序數(shù)92,是自然界能夠找到的最重元素。鈾的化學(xué)性質(zhì)活潑,易與大多數(shù)非金屬元素發(fā)生反應(yīng)。金屬鈾暴露在空氣中時,表面被氧化層覆蓋而失去光澤。粉末狀鈾在室溫下,在空氣中,甚至在水中就會自燃。鈾有放射性和化學(xué)毒性。,鈾有15種放射性同位素,其中238U、235U和234U三種是天然存在的,它們按一定份額組成了天然鈾。天然鈾按質(zhì)量計,238U的豐度為99275、235U的豐度為0720、234U的豐度00054。天然鈾元素235U和人工放射性同位素233U是可裂變元素。鈾是核工業(yè)最基本的原料。,天然鈾,第二講鈾的生產(chǎn)與加工21鈾礦的勘探、開采和加工,1、鈾礦地質(zhì)勘探鈾并不稀少,它在地殼中的平均含量為25104,即每噸巖石中含有25G鈾。但分布極其分散,這是鈾資源分布的一個顯著特點。鈾礦床是鈾礦物的堆積體,分散的鈾元素在地殼演變時地質(zhì)作用下不斷集中的結(jié)果。我國已發(fā)現(xiàn)的鈾礦床主要屬花崗巖石中的脈形鈾礦床、火山巖型鈾礦床、砂巖型鈾礦床、含鈾煤型鈾礦床。,蘊藏巨大能量的鈾礦石,晶質(zhì)鈾礦,花崗巖型葡萄狀瀝青鈾礦,紅偉晶巖中的硅鈣鈾礦結(jié)晶,鈣鈾云母,第二講鈾的生產(chǎn)與加工21鈾礦的勘探、開采和加工,勘探階段是對鈾礦床進行全面工業(yè)評價的決定性階段,它是在普查和揭露評價階段證實地下有鈾礦體存在的前提下進行的。普查勘探工作區(qū)域地質(zhì)調(diào)查、普查和詳查、揭露評價、勘探等。基礎(chǔ)地質(zhì)工作地形測量、地質(zhì)填圖、原始資料編錄等。,第二講鈾的生產(chǎn)與加工21鈾礦的勘探、開采和加工,鈾礦床工業(yè)評價的主要指標(biāo)礦石品位和礦床儲量鈾礦石的工業(yè)品位一級礦石金屬鈾含量大于3,二級礦石金屬鈾含量大于1~3%三級礦石金屬鈾含量大于01~1%四級礦石金屬鈾含量大于005~01%五級礦石金屬鈾含量小于005%鈾礦床的規(guī)模(以金屬鈾或U3O8儲量表示)大型鈾礦床金屬鈾儲量5000T中型鈾礦床金屬鈾儲量1000~5000T小型鈾礦床金屬鈾儲量100~1000T鈾礦點小于金屬鈾儲量100T,第二講鈾的生產(chǎn)與加工21鈾礦的勘探、開采和加工,世界鈾資源狀況世界鈾資源主要集中在澳大利亞、加拿大、中西非、納米比亞、南非、俄羅斯、哈薩克斯坦、烏克蘭、烏茲別克斯坦和美國。亞洲鈾資源主要分布在哈薩克斯坦、烏茲別克斯坦、中國、印度、日本和南朝鮮。,第二講鈾的生產(chǎn)與加工21鈾礦的勘探、開采和加工,世界鈾產(chǎn)量共有17個國家開采鈾礦,加拿大、澳大利亞和哈薩克斯坦的鈾產(chǎn)量分別占世界總產(chǎn)量的249%、191%和133%,合計占世界總產(chǎn)量的573%。2006年世界鈾產(chǎn)量達(dá)39655噸鈾,僅能滿足世界核反應(yīng)堆燃料需求量的55%,不足部分靠二次鈾(包括乏燃料循環(huán)利用、政府和民間庫存、核武器高濃縮鈾的轉(zhuǎn)化)供應(yīng)。,世界鈾礦產(chǎn)量,世界鈾礦產(chǎn)量,第二講鈾的生產(chǎn)與加工21鈾礦的勘探、開采和加工,中國鈾資源狀況中國的鈾資源占世界鈾資源的4~7,探明儲量居世界第10位之后。中國23個省區(qū)發(fā)現(xiàn)了鈾礦床,分布在7個主要成礦區(qū)域。東南部成礦區(qū)是最重要的鈾資源地區(qū),贛湘粵桂儲量占全國已探明鈾儲量的74。中國已發(fā)現(xiàn)的鈾礦床數(shù)量超過200個,但是70儲量<1000T,最大礦床儲量為5000~6000T。大于03的高品位礦石僅占7,50鈾礦床埋藏深度在300米以下。,中國第一塊鈾礦石,1954年10月在廣西發(fā)現(xiàn),現(xiàn)存核工業(yè)北京地質(zhì)研究院,第二講鈾的生產(chǎn)與加工21鈾礦的勘探、開采和加工,我國已探明的鈾工業(yè)儲量不足以滿足2020年以后發(fā)展核電的長遠(yuǎn)需要。解決辦法大力加強鈾礦的普查勘探,50年內(nèi)探明現(xiàn)有工業(yè)儲量2~3倍的新增儲量。加速發(fā)展快堆,爭取在2025年投入商用。積極爭取國際合作,進口鈾產(chǎn)品。,第二講鈾的生產(chǎn)與加工21鈾礦的勘探、開采和加工,2、鈾礦的開采地下開采用于埋藏較深的礦體,工藝過程比較復(fù)雜,主要分三個階段開拓、采準(zhǔn)和回采。礦床開拓的投資占采礦總投資的40~60,因此選擇經(jīng)濟合理的開拓方案是十分重要的。露天開采用于埋藏較淺的礦體,先剝離表土和覆蓋巖石,使礦石出露,然后進行采礦。原地浸出采鈾通過地表鉆孔將化學(xué)反應(yīng)劑注入礦帶,通過化學(xué)反應(yīng)選擇性地溶解礦石中的鈾,并將浸出液提取出地表進行回收處理。,鈾礦開采,露天鈾礦場,鈾礦的老礦坑,第二講鈾的生產(chǎn)與加工21鈾礦的勘探、開采和加工,鈾礦開采的特點鈾礦有放射性和氡氣,在鈾礦開采過程中除了要考慮噪音、振動、塌方、水患、自燃等危害以外,還必須考慮放射性的危害,這是鈾礦開采的特點。在鈾礦床的勘探、開采、運輸、加工等過程中,必須采取一系列輻射防護、通風(fēng)和環(huán)保方面的措施。,第二講鈾的生產(chǎn)與加工21鈾礦的勘探、開采和加工,鈾礦石的選礦選礦的目的是使鈾礦物和廢石盡可能分離,以便經(jīng)濟合理地利用鈾礦石。主要選礦方法放射性選礦、重力選礦、磁性選礦、浮游選礦和選擇性磨礦選礦。放射性選礦根據(jù)礦塊中鈾的放射性強度,將鈾礦石和廢石分開。,南雄鈾礦放射性選礦流程圖,第二講鈾的生產(chǎn)與加工21鈾礦的勘探、開采和加工,3、鈾的水冶一般分為三個階段(1)把鈾礦石加工成為鈾化學(xué)濃縮物(2)把鈾化學(xué)濃縮物精制成為核純產(chǎn)品(3)還原為金屬鈾(或轉(zhuǎn)化為六氟化鈾),第二講鈾的生產(chǎn)與加工21鈾礦的勘探、開采和加工,主要的生產(chǎn)步驟(1)礦石準(zhǔn)備使鈾礦石充分暴露,以便于浸出。破碎粗碎、中碎、細(xì)碎;磨礦酸法浸出要求礦石粒度為05~015MM,第二講鈾的生產(chǎn)與加工21鈾礦的勘探、開采和加工,(2)礦石浸出酸法浸出UO3+H2OS4→UO2SO4+H2OUO2SO4+2SO42→UO2(SO4)34堿法浸出UO3+3NA2CO3+2NAHCO3→NA4UO2CO33+H2O鈾的浸出率可達(dá)85~97%。,酸法與堿法浸出投資和耗電量比較,第二講鈾的生產(chǎn)與加工21鈾礦的勘探、開采和加工,礦石的堆浸堆浸的原理利用粒狀礦石堆較好的滲透性和礦粒本身的大量裂隙,使浸出劑與礦粒中的鈾礦物充分接觸,發(fā)生浸出反應(yīng)形成含鈾的浸出液,浸出液自然流出礦石堆將鈾帶出。堆浸的方式就地破碎浸出、地表堆浸、槽浸。堆浸需要更加注意防止污染環(huán)境,包括堆浸結(jié)束后的尾礦處置。細(xì)菌浸出法和地浸也在研究。,堆浸作業(yè)包括六個步驟(1)鋪設(shè)堆浸場的底墊(2)礦石準(zhǔn)備(3)筑堆(4)布液與集液(5)金屬回收(6)卸堆。,典型的地表堆浸設(shè)施示意圖,第二講鈾的生產(chǎn)與加工21鈾礦的勘探、開采和加工,(3)鈾的提取將浸出液中的鈾與其他雜質(zhì)分離,同時使鈾得到部分濃集的工藝過程稱為鈾的提取,主要方法有離子交換法和溶劑萃取法。離子交換法利用離子交換劑在特定體系中對不同離子親和力的差異,可以有效分離包括稀土元素在內(nèi)的難分離元素。用陰離子交換樹脂從酸、堿浸出液中選擇性地吸附鈾,使鈾與浸出液中的其它雜質(zhì)元素分離。,第二講鈾的生產(chǎn)與加工21鈾礦的勘探、開采和加工,陰離子交換樹脂對鈾的吸附UO2(SO4)34+4RNO3→R4UO2(SO4)3+4NO3UO2CO334+4RNO3→R4UO2CO33+4NO3固定床樹脂層在操作過程中不移動,不同時間分別進行吸附洗滌解吸洗滌再生洗滌吸附的循環(huán)操作。淋洗是吸附的逆過程,又稱為解吸,溶液中的鈾濃度要比原始溶液高幾位至十幾倍。淋洗后的樹脂經(jīng)過洗滌再生后又可返回作吸附之用。,固定床離子交換設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖,第二講鈾的生產(chǎn)與加工21鈾礦的勘探、開采和加工,溶劑萃取法使含鈾水溶液與有機相接觸,通過物理和化學(xué)作用,溶液中的鈾全部轉(zhuǎn)入有機相。常用萃取劑有三脂肪胺,磷酸三丁酯(TBP)煤油溶劑等。三脂肪胺萃取鈾的反應(yīng)式見P298反萃取將有機相中的鈾重新轉(zhuǎn)移到水溶液中的過程叫做反萃取。碳酸鈉溶液反萃鈾的反應(yīng)式見P298,第二講鈾的生產(chǎn)與加工21鈾礦的勘探、開采和加工,(4)鈾的沉淀將鈾的淋洗液或反萃液加熱到適當(dāng)溫度(50~60℃),在堿性條件下使鈾沉淀。2UO2NO32+6NH4OH→NH42U2O7↓+4NH4NO3+3H2O水冶生產(chǎn)的最后一道工序就是將沉淀物洗滌、壓濾、干燥,得到水冶產(chǎn)品鈾的化學(xué)濃縮物,又稱黃餅(重鈾酸銨)。,第二講鈾的生產(chǎn)與加工21鈾礦的勘探、開采和加工,4、鈾的精制“黃餅”以U3O8計的鈾含量僅為40~80,國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定鈾化學(xué)濃縮物中鈾含量(干基)對八氧化三鈾應(yīng)大于75,“黃餅”應(yīng)大于65,必須純化精制以達(dá)到核純。核純是指產(chǎn)品中不符合核燃料進一步加工要求的雜質(zhì),其最高含量必須低于一定的數(shù)值。如熱中子吸收截面高的金屬雜質(zhì),影響鈾化合物的轉(zhuǎn)化和UF6氣體擴散過程的金屬雜質(zhì),都要進行嚴(yán)格的限制。,第二講鈾的生產(chǎn)與加工21鈾礦的勘探、開采和加工,工藝方法通常將鈾化學(xué)濃縮物提純和鈾氧化物制備的工藝階段稱為鈾的精制。純化的方法有溶劑萃取法、離子交換法和分步結(jié)晶法等。精制產(chǎn)品硝酸鈾酰UO2(NO3)2、重鈾酸銨(NH4)2U2O7、三碳酸鈾酰銨(NH4)4UO2(CO3)3、八氧化三鈾U3O8等。,鈾礦石加工工藝總流程,第二講鈾的生產(chǎn)與加工22富集鈾的生產(chǎn),必要性和重要性獲得1公斤武器級鈾235需要200噸鈾礦石,要經(jīng)過探礦、采礦、選礦、浸取、提取、精制等系列工藝流程,而富集分離是其中最后的流程,需要很高的科技水平。輕水動力堆需要低富集鈾燃料,鈾235豐度約為2~5,游泳池式反應(yīng)堆10以上,高通量材料試驗堆90以上。國防機密技術(shù)防止核武器擴散,第二講鈾的生產(chǎn)與加工22富集鈾的生產(chǎn),分離功定義生產(chǎn)1噸3的低富集鈾需要55噸天然鈾原料,富集過程剩下45噸貧化鈾,鈾235豐度降到02左右。這個過程需要43噸分離功單位。把一定量的鈾富集到一定的鈾235豐度所需要投入的工作量叫做分離功單位(KGSWU)或以TSWU、MSWU表示。以F,P,W分別代表產(chǎn)品、供料、尾料的質(zhì)量,S代表分離功,則供料比F/P和生產(chǎn)單位產(chǎn)品所需分離功S/P都是相應(yīng)鈾235豐度XP,XF和XW的函數(shù)。,第二講鈾的生產(chǎn)與加工22富集鈾的生產(chǎn),1、主要分離方法鈾235和鈾238,化學(xué)性質(zhì)相同,僅在質(zhì)量上有微小的差別,只能利用因質(zhì)量不同而引起的效應(yīng),如速度效應(yīng)、離心力效應(yīng)和電磁效應(yīng)來使同位素分離。(1)氣體擴散法(2)離心機法(3)分離噴嘴法早期用過電磁分離法,激光分離法還未應(yīng)用。,第二講鈾的生產(chǎn)與加工22富集鈾的生產(chǎn),分離方法的共同點(1)單個單元的分離效果很小,必須把許多分離單元(分離級)串聯(lián)起來,成為“級聯(lián)”。(2)被分離的介質(zhì)須呈六氟化鈾UF6氣體狀態(tài),具有很強的毒性和腐蝕性。(3)耗電量和基建投資非常大,使分離功價格高昂。,第二講鈾的生產(chǎn)與加工22富集鈾的生產(chǎn),氣體擴散法基本原理兩種不同分子量的氣體混合物在熱運動平衡時,兩種分子具有相同的平均動能而速度不同。較輕分子的平均速度大,較重分子的平均速度小,兩種分子的平均速度與質(zhì)量的關(guān)系如下式式中V代表平均速度,M代表分子質(zhì)量即分子量。,,第二講鈾的生產(chǎn)與加工22富集鈾的生產(chǎn),分離過程高壓六氟化鈾氣體通過在級聯(lián)中順序安裝的多孔膜時,鈾235分子氣體比鈾238分子氣體更快地通過多孔膜壁,鈾235分子得到微小的富集,隨即被泵送到下一級,留在膜管中的氣體則返回較低級進行再循環(huán)。經(jīng)過上千級后,實現(xiàn)了鈾235的富集。擴散膜粉末冶金法制成的燒結(jié)鎳膜、燒結(jié)氧化鋁膜或聚四氟乙烯膜,每平方厘米有幾億個微孔,孔徑小于氣體分子運動的平均自由程。,氣體擴散分離法原理圖,氣體擴散法串聯(lián)級示意圖,第二講鈾的生產(chǎn)與加工22富集鈾的生產(chǎn),一個擴散分離級的組成分離器內(nèi)裝幾千支雙層擴散膜管,膜管直徑幾厘米,長約1~15M。壓縮機熱交換器調(diào)節(jié)器管道及測量儀表,第二講鈾的生產(chǎn)與加工22富集鈾的生產(chǎn),分離效果分離系數(shù)單個擴散分離級前后鈾235的相對豐度比。理論分離系數(shù)10043,實際<1002。為了達(dá)到3的富集度,需要把1000多個分離級串聯(lián)起來。生產(chǎn)90以上的高富集鈾,需要串聯(lián)數(shù)千個分離級。大型擴散廠每SWU約需消耗2300~2500KWH電能。一座年產(chǎn)9000TSWU的擴散廠需要附設(shè)2400MW的發(fā)電廠。,第二講鈾的生產(chǎn)與加工22富集鈾的生產(chǎn),離心機法分離過程六氟化鈾氣體被壓縮通過一系列高速旋轉(zhuǎn)的離心機圓筒,由于很強的離心力場的作用,較重的鈾238氣體分子容易在圓筒的近壁處富集,較輕的鈾235分子在近軸處富集,實現(xiàn)了輕、重同位素的分離。生產(chǎn)能力同轉(zhuǎn)筒外周速度的四次方成正比,同轉(zhuǎn)筒的長度成正比。對于300~500M/S的外周速度,直徑10CM的轉(zhuǎn)筒,相當(dāng)于高速旋轉(zhuǎn)6~10萬轉(zhuǎn)/分。,離心機示原理意圖,第二講鈾的生產(chǎn)與加工22富集鈾的生產(chǎn),使用外周速度300M/S的離心機,分離系數(shù)可達(dá)到1058。把鈾235富集到3,只需要不到100個分離級。單個離心機的生產(chǎn)能力約5~10SWU/A,必須并聯(lián)幾萬到幾百萬臺機器。離心機法電能消耗少,約為氣體擴散法的1/20。1000~2000TSWU/A的小規(guī)模廠也相當(dāng)經(jīng)濟(氣體擴散廠10000TSWU/A)。,第二講鈾的生產(chǎn)與加工22富集鈾的生產(chǎn),分離噴嘴法分離過程將六氟化鈾與95的氦氣或氫氣組成混合氣體,壓縮后高速通過噴嘴而膨脹,在膨脹過程中氣流加速到超聲速,順著噴嘴溝的曲面壁彎轉(zhuǎn),輕、重分子受到不同的離心力,鈾238分子靠近壁面富集,較輕的鈾235分子遠(yuǎn)離壁面富集。分離系數(shù)約為1015,噴嘴法原理圖,第二講鈾的生產(chǎn)與加工22富集鈾的生產(chǎn),激光法利用235U與238U質(zhì)量差所引起的激發(fā)能差別。原子激光法是將金屬鈾蒸發(fā),然后用一定波長的激光束將鈾235原子激發(fā)到一個特定的激發(fā)態(tài)或電離態(tài),但不能激發(fā)或電離鈾238原子。再施加電場收集通向收集板的鈾235原子。分子激光法首先用紅外線激光照射六氟化鈾氣體分子。鈾235原子吸收這種光譜,從而導(dǎo)致原子能態(tài)的提高。再利用紫外線激光器分解這些分子,分離出鈾235。,第二講鈾的生產(chǎn)與加工22富集鈾的生產(chǎn),級聯(lián)裝置逆流循環(huán)級聯(lián)級聯(lián)的最少分離級數(shù)N的計算分離系數(shù)?。?002;產(chǎn)品的鈾235豐度XP=1,3,30,90,99所需的最少分離級數(shù)N700、1300、2600、4000、5300,第二講鈾的生產(chǎn)與加工22富集鈾的生產(chǎn),2、分離廠的基本特點(1)六氟化鈾在室溫和常壓下是固體粉末,在1ATM下,56℃升華為氣體,在013ATM下,25℃即升華為氣體?;瘜W(xué)性質(zhì)活潑,腐蝕性強(2)高度的密封性、耐腐蝕性和清潔度(3)運行的安全性與可靠性,第二講鈾的生產(chǎn)與加工22富集鈾的生產(chǎn),3、六氟化鈾六氟化鈾的轉(zhuǎn)化四氟化鈾氟化生產(chǎn)六氟化鈾六氟化鈾氫氣還原為四氟化鈾四氟化鈾水解為二氧化鈾,,,,第二講鈾的生產(chǎn)與加工22富集鈾的生產(chǎn),六氟化鈾的生產(chǎn)從鈾水冶廠來的鈾化學(xué)濃縮物U3O8原料,從后處理廠來的硝酸鈾酰溶液或三碳酸鈾酰銨原料。第一步用氫氣還原六價鈾U3O8+2H2=3UO2+2H2O第二步把UO2氫氟化為四氟化鈾UF4第三步用氟氣把UF4氟化為六氟化鈾UF6,,注U3O8是由UO2和UO3復(fù)合而成的同素異價氧化物。,第二講鈾的生產(chǎn)與加工23燃料元件制造,1、對燃料元件的要求包含核燃料的最小獨立結(jié)構(gòu)單元稱作燃料元件。研究設(shè)計涉及核物理、裂變物理、固體物理、傳熱學(xué)和質(zhì)量轉(zhuǎn)移理論、材料科學(xué)、化學(xué)、固體和流體力學(xué)等綜合知識。制造檢測一般由芯體和包殼組成。長期在強輻射、高溫、高壓、高流速的環(huán)境下工作,對芯體和包殼材料、結(jié)構(gòu)和使用壽命有很高的要求。現(xiàn)代壓水堆燃料元件已做到全壽期破損率低于萬分之一<001)。,核燃料的最小獨立結(jié)構(gòu)單元,第二講鈾的生產(chǎn)與加工23燃料元件制造,2、燃料元件的基本結(jié)構(gòu)按組分特征分類金屬型、陶瓷型和彌散型;按幾何形狀分類柱狀、棒狀、環(huán)狀、板狀、條狀、球狀、棱柱狀元件;按反應(yīng)堆分類生產(chǎn)堆元件、動力堆元件(包括核電站用的核燃料組件)、試驗堆元件。,第二講鈾的生產(chǎn)與加工23燃料元件制造,生產(chǎn)堆的燃料元件芯體純金屬天然鈾包殼材料鋁合金元件直徑約為25~36MM冷卻劑水或二氧化碳?xì)怏w中子慢化劑石墨或重水,第二講鈾的生產(chǎn)與加工23燃料元件制造,輕水堆的燃料組件芯體2~5二氧化鈾包殼材料鋯合金在芯塊與包殼之間有015~020MM的間隙,充以氦氣,內(nèi)壓力在冷態(tài)下2~3MPA,在熱態(tài)下初始壓力可達(dá)到6~9MPA(冷卻劑外壓力為16MPA)?,F(xiàn)代壓水堆燃料組件采用1414至1818根棒束作正方形排列的無外盒結(jié)構(gòu)。,輕水堆的燃料組件,第二講鈾的生產(chǎn)與加工23燃料元件制造,重水堆的燃料棒束芯體天然鈾包殼材料鋯合金燃料棒徑為13~15MM,包殼厚度僅04MM(冷卻劑外壓力為11MPA)。芯體和包殼間不留間隙,第二講鈾的生產(chǎn)與加工23燃料元件制造,高溫氣冷堆的燃料元件芯體90以上的高濃鈾或6左右的低濃鈾包殼材料采用全陶型燃料元件,以耐高溫、高導(dǎo)熱的石墨為包殼材料和結(jié)構(gòu)材料,將微小的燃料顆粒彌散在石墨基體中,形成彌散體燃料,能達(dá)到很深的燃耗。氣體出口溫度750~900℃,燃料表面溫度900~1100℃。,第二講鈾的生產(chǎn)與加工23燃料元件制造,鈉冷快中子堆的燃料組件芯體燃料段裝PUO2UO2混合物的燒結(jié)陶瓷芯塊,再生段裝貧化二氧化鈾的燒結(jié)陶瓷芯塊。包殼材料特殊不銹鋼,壁厚04MM由于功率密度很高,為保持燃料中心溫度低于熔點,燃料棒做得很細(xì)很長,直徑5~8MM,長2~3M(包含燃料段和上、下再生段)。,第二講鈾的生產(chǎn)與加工23燃料元件制造,研究試驗堆的燃料元件中子通量高,冷卻劑溫度低芯體20~90的濃縮鈾包殼材料鋁燃料元件在其整個使用壽期內(nèi),受到裂變碎片和快中子的輻照損傷,仍能保持其物理、力學(xué)和化學(xué)上的穩(wěn)定性。,第二講鈾的生產(chǎn)與加工23燃料元件制造,3、核燃料和包殼材料核燃料材料高熱導(dǎo)率良好的輻照穩(wěn)定性良好的化學(xué)穩(wěn)定性高熔點易于加工和成本較低低的熱膨脹系數(shù)含有高原子密度的易裂變(及可轉(zhuǎn)換)核素,第二講鈾的生產(chǎn)與加工23燃料元件制造,鈾金屬鈾天然鈾石墨堆氧化鈾輕水堆和重水堆碳化鈾UC或(U,PU)C可用作快堆燃料,UC2或(U,TH)C2可用作高溫氣冷堆燃料。釷鈾混合陶瓷燃料(U,TH)C2等。彌散體燃料金屬陶瓷(軍用堆),UC2陶瓷燃料元件(高溫氣冷堆)。,二氧化鈾陶瓷芯塊,第二講鈾的生產(chǎn)與加工23燃料元件制造,钚钚本身具有很強的Α放射性和一定的Γ放射性,比放射性可達(dá)到1010BQ/G。钚在化學(xué)上屬劇毒物質(zhì),钚進入人體會在骨髓中積累,生物半減期長達(dá)200年。鈾钚混合陶瓷燃料現(xiàn)代快中子堆用的MOX燃料元件中PUO2含量約為20~25。,第二講鈾的生產(chǎn)與加工23燃料元件制造,包殼材料鋁合金鋯合金鎂合金不銹鋼和鎳基合金高溫氣冷堆燃料元件的石墨基體材料,第二講鈾的生產(chǎn)與加工24核燃料的運輸,核燃料的運輸屬于放射性物質(zhì)的運輸,必須確保安全,嚴(yán)防污染環(huán)境?,F(xiàn)代動力堆的燃料組件,卸出后大約100天左右,便可運往后處理廠,在那里繼續(xù)“冷卻”到所需的時間。第一類(A型)少量運輸?shù)诙悾˙型)大量運輸核燃料的運輸必須由承運單位驗明有關(guān)批準(zhǔn)證書后方可裝運。,第二講鈾的生產(chǎn)與加工24核燃料的運輸,未輻照核燃料的運輸Γ放射性很低,運輸容器的防護要求相對簡單,在正常運輸條件下應(yīng)保證不會破壞,在事故情況下允許損壞,但絕不允許發(fā)生臨界情況。(1)六氟化鈾和二氧化鈾(2)鈾燃料芯塊、鈾燃料棒和燃料組件(3)钚要求特別嚴(yán)格的安全措施,B類容器裝運,一般以氧化钚粉末或硝酸钚溶液狀態(tài)運輸。MOX燃料組件特制運輸容器,第二講鈾的生產(chǎn)與加工24核燃料的運輸,輻照過燃料組件的運輸乏燃料具有很強的Γ射線和衰變熱,運輸容器設(shè)計時除按一般壓力容器考慮外,還要考慮臨界、傳熱、屏蔽和力學(xué)等問題。需要設(shè)置中子慢化劑以屏蔽242CM和244CM放出的快中子。乏燃料的衰變熱功率達(dá)10KW以上,運輸時需要冷卻。運輸中發(fā)生任何意外事故均要保持次臨界狀態(tài)。,第二講完,
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簡介:,,生物武器的防護與衛(wèi)生防疫,方城縣光明學(xué)校,第一節(jié),主要內(nèi)容,一、生物武器簡述二、生物戰(zhàn)劑及分類三、生物戰(zhàn)劑侵入人體的途徑三、生物武器的使用方式四、生物武器的性能,,生物武器是以生物戰(zhàn)劑殺傷有生力量和毀壞植物的各種武器、器材的總稱。(如裝有生物戰(zhàn)劑的炮彈、航彈、火箭、航空布灑器和噴霧器等。)生物戰(zhàn)劑是用以殺傷人畜和破壞農(nóng)作物的致病微生物、毒素及其他生物性物質(zhì)的總稱。,,,一生物戰(zhàn)劑的分類,1、按照對人員傷害程度分為失能性戰(zhàn)劑和致死性戰(zhàn)劑。2、按照所致疾病有無傳染性可分為傳染性戰(zhàn)劑和非傳染性戰(zhàn)劑。3、根據(jù)生物戰(zhàn)劑的結(jié)構(gòu)形態(tài)可分為六種,,(1)細(xì)菌類生物戰(zhàn)劑。(2)立克次體類生物戰(zhàn)劑。(3)衣原體類生物戰(zhàn)劑。(4)病毒類生物戰(zhàn)劑。(5)真菌類生物戰(zhàn)劑。(6)毒素類生物戰(zhàn)劑。,,三、生物戰(zhàn)劑的使用方式,1、施放生物戰(zhàn)劑氣溶膠生物戰(zhàn)劑分散成微小的粒子懸浮在空中,這種微粒和空氣的混合體叫氣溶膠。它能隨風(fēng)漂移,污染空氣、地面、食物,并能滲入無防護設(shè)施的工事,人員吸入即能致病。2、投放帶菌昆蟲、動物和其他媒介物昆蟲、動物和雜物被生物戰(zhàn)劑感染或污染后,以各種形式將病原體傳給人員,使人致病3、其他方法派特務(wù)用生物戰(zhàn)劑污染水源、食物、通風(fēng)管或撤退時遺棄帶菌物品、尸體等。,,無人駕駛的生物戰(zhàn)劑投放飛機,返回,,飛機投放帶菌玩具,二生物戰(zhàn)劑侵入人體的途徑,1、吸入生物戰(zhàn)劑污染的空氣可以通過呼吸道吸入人體,感染致病,如鼠疫、天花等。2、誤食食用被生物戰(zhàn)劑污染的水、食物而得病,如霍亂等。,3、接觸帶菌物品生物戰(zhàn)劑可直接經(jīng)皮膚、粘膜、傷口進入人體,如炭疽桿菌等。4、被帶菌昆蟲叮咬被帶有生物戰(zhàn)劑的昆蟲叮咬而致病。,返回,四、生物武器的性能,1、具有傳染性2、污染面積廣3、有生物專一性4、沒有立即殺傷作用5、受自然條件影響較大6、不易被發(fā)現(xiàn),侵華日軍731部隊在用活人作細(xì)菌實驗,,,,,,,
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