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走進核能系統(tǒng)的“大動脈”

關(guān)鍵詞:走進核能系統(tǒng)的“大動脈” 網(wǎng)址:www.kemapark.com 日期:2019/8/26 9:57:38

核燃料循環(huán)是核能系統(tǒng)的“大動脈”。從鈾礦勘查、鈾礦采冶到純化轉(zhuǎn)化、鈾濃縮、元件制造,再到反應(yīng)堆、后處理、廢物處理與處置,中國是世界上少數(shù)擁有完整核燃料循環(huán)產(chǎn)業(yè)鏈的國家。


包頭、蘭州、嘉峪關(guān),記者近日跟隨中核集團第三屆“核你在一起”核科普開放周采訪團一路向西,參觀我國核燃料循環(huán)體系中的三個重要環(huán)節(jié)——鈾轉(zhuǎn)化、鈾濃縮、元件制造,層層揭開我國核燃料循環(huán)產(chǎn)業(yè)鏈的神秘面紗。


核燃料閉式循環(huán)中的關(guān)鍵一環(huán)


中核四〇四有限公司,這個以數(shù)字命名的公司一直帶有一種神秘的色彩。


這座建在祁連山下茫茫大戈壁灘中的“中國核城”,是我國建設(shè)最早、規(guī)模最大、體系最完整的核工業(yè)綜合性科研生產(chǎn)基地。“在建設(shè)之初,這里荒無人煙,氣候條件惡劣,甚至沒有一棵樹!敝泻怂末査南嚓P(guān)負責(zé)人這樣向記者介紹。


天然鈾必須經(jīng)過好幾道工序,才能變成核電站可以使用的元件。“鈾礦中有很多雜質(zhì)和影響核反應(yīng)的物質(zhì),必須經(jīng)過提純和精制,制作成天然鈾產(chǎn)品。這個提純過程叫純化。”中核四〇四的技術(shù)專家解釋說,“純化過后的天然鈾產(chǎn)品為了進行鈾濃縮,必須將天然鈾產(chǎn)品轉(zhuǎn)化成可以反應(yīng)的形態(tài)。這個過程就叫轉(zhuǎn)化!


中核四〇四是我國核燃料閉式循環(huán)中的關(guān)鍵一環(huán)。這里是中國最重要的核工業(yè)生產(chǎn)和后處理基地。


在整個核循環(huán)產(chǎn)業(yè)鏈的后端,乏燃料后處理是目前已知的最復(fù)雜和最具挑戰(zhàn)性的化學(xué)處理過程之一。據(jù)了解,我國第一座動力堆乏燃料后處理中間試驗廠就坐落在中核四〇四,目前已實現(xiàn)從試驗向生產(chǎn)的轉(zhuǎn)變。


核電可持續(xù)發(fā)展的重要保障


經(jīng)中核四〇四轉(zhuǎn)化而成的六氟化鈾產(chǎn)品將被運送到中核蘭州鈾濃縮有限公司。在這里,天然鈾中的鈾-235含量會進一步提高。該工藝過程即鈾濃縮。


核燃料是核反應(yīng)堆使用的燃料,大部分核電站都是用低濃縮鈾,其中鈾-235的含量約為2%-5%,但在天然鈾中,鈾-235的含量只有0.7%,其余都是鈾-238,因此必須提高鈾-235的含量。


“目前主流的鈾濃縮方法是氣體離心法,就是利用高速旋轉(zhuǎn)的離心機產(chǎn)生很強的離心力場,來實現(xiàn)鈾-235和鈾-238的分離!敝泻颂m鈾相關(guān)負責(zé)人告訴記者,離心機是鈾濃縮最核心的生產(chǎn)設(shè)備,也是各國的核心機密。目前開展離心機研究的有美國、日本、英國等十多個國家,真正實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)的只有少數(shù)幾個國家。


中核蘭鈾的主工藝生產(chǎn)線,不允許拍攝、記錄。參觀時只見主控室的大屏幕上閃爍著各種數(shù)據(jù),所有機器運行的狀態(tài)、參數(shù)、產(chǎn)量,都在控制室里進行控制。


鈾濃縮技術(shù)是衡量一個國家核技術(shù)水平高低的重要標(biāo)志。離心機的高轉(zhuǎn)速、可靠性、耐腐蝕,是要解決的最核心的三大技術(shù)難題。中核集團經(jīng)過長期努力,實現(xiàn)了鈾濃縮技術(shù)的完全自主創(chuàng)新。


中核蘭鈾曾為我國實現(xiàn)“四個第一”的壯舉做出了突出貢獻,F(xiàn)在,這個工廠又肩負起為我國所有核電站提供濃縮鈾燃料的重任。從這里生產(chǎn)的濃縮鈾,經(jīng)過再加工,將被源源不斷地運到設(shè)在各地的核電站。


核電站的能量源泉


核燃料元件是核燃料產(chǎn)業(yè)的最終產(chǎn)品,是核電站的能量源泉。那么,鈾燃料是怎么成為元件的呢?記者來到位于內(nèi)蒙古包頭市青山區(qū)的中核北方核燃料元件有限公司尋找答案。


中核北方是我國首個核燃料元件和核材料科研生產(chǎn)基地,曾為我國“兩彈一艇”的研制做出了重大貢獻。新世紀(jì)以來,這里先后建成了重水堆、壓水堆、AP1000和高溫氣冷堆核電燃料元件生產(chǎn)線,成為我國產(chǎn)品最全的核電燃料元件生產(chǎn)企業(yè)。


簡單來說,核燃料元件制造大概包括芯塊制造、芯塊裝管、組件組裝等多個步驟。


“我們從事的工作是保障核電站安全運行的前兩道屏障!敝泻吮狈较嚓P(guān)負責(zé)人告訴記者,核電站之所以可以安全穩(wěn)定地運行,不會發(fā)生泄漏事故,是因為它有四道安全保護屏障,即燃料芯塊、核燃料包殼、一回路壓力邊界、反應(yīng)堆安全殼。


記者發(fā)現(xiàn),中核北方部分生產(chǎn)線的工作人員并不需要穿過多的防護服,只需要穿著普通的棉布工作服就可以滿足工作要求。他們會受到輻射嗎?中核北方壓水堆元件廠廠長楊光宇回答道:“核燃料元件廠在生產(chǎn)中使用的原料幾乎沒有放射性,用一張薄薄的紙就能將輻射擋住。”


據(jù)了解,目前我國可以提供各種類型的核燃料元件,已形成宜賓、包頭南北兩大核燃料元件生產(chǎn)基地,可為國內(nèi)各類研究堆、核電站提供安全可靠的核燃料元件。

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