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核燃料的制造过程:从铀矿石到核燃料颗粒

科学探索万象经验2023-05-08

核能有两种形式:聚变和裂变。两者都释放能量,各有利弊,但到目前为止,我们只弄清楚了核裂变。所以当我说核燃料时,我指的是核裂变燃料。核燃料通常被称为“高浓缩铀”,但要达到这一点需要付出很多努力。1941年,恩里科·费米用少量铀235创造了第一个可控核链式反应,从那时起,我们在提取铀并从中制造可用燃料方面变得更好。

然后矿石和水的浆液用硫酸浸出,这些过程使铀原子与硫和氧结合形成氧化铀液体。为了得到我们从电影中认出的黄色粉末,铀是用氨从溶液中提取出来的。这种“黄饼”铀被放入桶中并运走以进行更多纯化。在这一点上,铀还没有超强的放射性,如果你站在距离一个装满铀黄饼的桶一米的地方,你受到的辐射不会比飞机上的乘客更多。

这种铀仍然需要进行浓缩,然后才能用于发电。那个黄饼铀是99.3%的铀238,只有0.7%的铀235。为了制造燃料,科学家们需要更多铀23同位素,接下来就是核离心机的用武之地。事情从这里开始,它变得更加危险,更具放射性,因此工程必须非常精确,否则人可能会死亡。