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核燃料循环
nuclear fuel cycle
核燃料进入反应堆前的制备和在反应堆中燃烧后的处理的整个过程。这个名称反映了核燃料在反应堆中只能烧到一定程度就必须卸出并换上新燃料这个特点。乏燃料（即烧过的燃料）中的铀和钚可以分离出来并返回反应堆，作为燃料循环使用，形成核燃料的循环。
概况 核燃料循环以反应堆为中心，划分为堆前部分（前段）和堆后部分（后段）。前段指核燃料在入堆前的制备，包括铀矿的开采、铀矿石的加工精制（即前处理）、铀的转化、铀的浓缩和燃料元件制造等过程。后段指从反应堆卸出的乏燃料的处理，包括乏燃料的中间储存，乏燃料中铀、钚和裂变产物的分离（即核燃料后处理），以及放射性废物处理和放射性废物最终处置等过程。附图压水堆核电站核燃料循环图（％表示铀中铀235含量百分数）表示压水堆电站的核燃料循环,其中略去三废处理中气体、固体和中低放废液的处理和处置。（见彩图花岗岩型葡萄状沥青油矿、红伟晶岩中的硅钙铀矿结晶、钙铀云母、露天铀矿、铀矿选矿厂、英国斯普林菲尔兹核燃料前处理厂、重铀酸铵（黄饼）、二氧化铀、八氧化三铀、金属铀、草酸钚(Ⅲ)结晶(放大 600倍)、中国秦山核电站施工现场。、中国秦山核电站施工现场反应堆核燃料组件、联邦德国比布利斯核电站、法国阿格(La Hogue)核燃料后处理厂、乏燃料（烧过的核燃料）的运输客器）
前段 核燃料循环从开采铀资源开始。开采出来的铀矿石经过精选，送到前处理厂制成八氧化三铀。压水堆核电站以含铀235约3％的低浓铀作为燃料，但天然铀的铀235含量只有0.720％。为了把天然铀中铀 235的含量提高到3％,需要进行铀同位素分离即铀的浓缩。当前工业规模的铀的浓缩工厂以六氟化铀为供料，因此需要把前处理的产品八氧化三铀进行还原、氢氟化和氟化转变为六氟化铀，这就是铀的转化过程。在铀的浓缩工厂中，六氟化铀中的铀235含量被浓缩至3％左右。这样得到的六氟化铀须再经过一个转化过程变为二氧化铀，才能送至元件制造厂制成含铀235约3％的低浓铀燃料元件。至此，核燃料循环的前段完成。
后段 从压水堆卸出的乏燃料中,铀235的含量仍有0.85％左右，高于天然铀；而且每吨乏燃料中还含有约10千克的钚,其中可作为核燃料的钚239和钚241约占7千克。因此，如将这些易裂变核素分离出来，作为燃料返回反应堆，既可节约天然铀，又可节约分离功。据估计，将铀循环使用，可节约天然铀约20％,节约分离功4％左右。如将铀和钚都循环使用，可节约天然铀约40％，节约分离功15％左右。
为了进行铀和钚的循环，须将乏燃料中的铀和钚分离并净化到所含裂变产物的放射性低到人们可以接近的水平，这就是后处理工厂的任务。刚从反应堆中卸出的乏燃料放射性太强，一般需要在冷却水池中存放3～5年，使放射性大大衰减之后，才送到后处理厂去处理。这个存放步骤称做中间储存。从后处理厂得到的含铀 235约0.85％的铀产品（称做堆后铀），又须经过转化过程变为六氟化铀,并送至铀的浓缩工厂,浓缩到含铀235约3％，然后再转化为二氧化铀,以便制成燃料元件(见图压水堆核电站核燃料循环图(％表示铀中铀235含量百分数))。从后处理厂得到的钚产品通常是二氧化钚，可储存起来以备将来利用；也可和二氧化铀一起制成混合氧化物燃料，返回压水堆使用，或作为快中子增殖堆的燃料使用。
从后处理厂出来的放射性废物，均须经过妥善处理和处置，以确保在长期储存条件下也不转移到生物环境中。其中最重要的是占全部废物放射性约99％的高放废液的处理和处置。处理的方法是先将高放废液 |