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，卷:20(1)DOI: 10.37532/0972-768X.2022.20(1).424

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核燃料及其用途

*通信:

Richard Marchi，爱尔兰都柏林大学化学系。

介绍

含有可裂变物质的燃料被用来控制核反应堆。裂变部分——U-235或可能的Pu-239——应该保存在一个坚固的真实结构中，能够承受高工作温度和强烈的中子辐射大气因为分裂系统提供了很多重要的能量。燃料反应堆堆芯内部的结构必须在较长时间内保持形状和直立，防止碎片泄漏到反应堆冷却剂中。

在典型的反应器中，一部分燃烧过的氧化铀球团被涂覆并装入锆复合材料钢瓶中燃料配置。轻水铀反应堆(LWR)燃料铀-235的含量会有所提高，最高可达4.8%左右。的燃料用于压缩重水反应堆(PHWR)的通常是未浓缩的普通铀(0.7% U-235)，但也使用中等高级铀。

描述

自20世纪70年代以来，燃料收集执行得到了改进，允许增加燃料从40 GWd/tU到60 GWd/tU以上。这与提高约3.25%至5%的增强水平以及在压水堆中使用尖端的钆基可燃安全策略有关。此外，中心检查，提供逐点连续数据，使更好燃料执行。

的制造燃料结构，也被称为聚集或群体，是原子循环前端的最后阶段，占燃料最终成本的不到20%。尽管有一些明确的部分与处理钚的一半有关，但铀-钚混合氧化物(MOX)的循环燃料生产本质上是一样的。铀在地球上有两种形式燃料制造厂:六氟化铀(UF)₆)或三氧化二铀(UO)_3.)，这取决于它是否得到了提升。在制作球团之前，应将其转化为二氧化铀(UO)₂)。大多数创造工厂都有自己的办公室来影响这种复合变化(有些没有并收购UO)₂来自具有丰富转化极限的植物)。与UF之间的合成转换₆这是不同的循环，尽管两者都涉及处理强氟混合物，并且工厂可以配置为同时进行这两种循环。

使用“干”或“湿”程序，转换为UO₂应该是可行的。在干燥技术中，UF₆被加热到烟雾并放置在两相响应容器(例如，旋转烤箱)中，在那里它与蒸汽混合以产生强氟化铀酰(UO₂F₂) -这种粉末然后穿过容器与H反应₂(在蒸汽中减弱)去除氟化物并将铀还原为纯净的微晶UO₂项。

UF输注₆在水中形成UO₂F₂颗粒浆料是湿法的一个例子。当碱(NH_3.)或碳酸铵(NH)_3.2)有限公司_3.在这种混合物中加入UO₂F₂反应生成重铀酸铵(ADU, NH)_3.) 2 u₂O₇)和碳酸铀酰铵(AUC、UO)₂有限公司_3.(NH_3.2)有限公司_3.在后一种情况下。在所有情况下，浆料被分离、干燥并加热到纯UO₂在空气日益减少的环境中。UO的形状₂从ADU和AUC过程中获得的粉末是不同的，这对结论性球团的微观结构有影响。湿技术更复杂，导致更多的浪费，但在UO方面具有更大的通用性₂粉末的质量是一个好处。为了转换UO_3.对UO₂，将水加入UO中_3.以形成水合物为目的。这种强被照顾(湿或干)进入一个炉，与它一起工作，以减少环境和UO₂污染。

结论

欧洲约有30座轻水反应堆和日本的10座轻水反应堆使用了氧化铀+氧化钚(MOX)混合燃料。它由排干的铀(约0.2%的U-235)和氧化钚组成，前者主要是铀浓缩的残留物，后者来自于用过的原子的合成处理燃料(看着一株倒栽葱)。这种钚是反应堆级的，其不可裂变同位素含量约为33%。

鸣谢

作者感谢期刊编辑和匿名审稿人提供的有益意见和建议。

利益冲突声明

作者声明本文的研究、作者身份和/或发表没有潜在的利益冲突。