铀是地壳中天然存在的元素,但是铀矿中的铀含量普遍不高。用铀矿制作核燃料时,首先要对铀矿石进行一系列的处理,然后浓缩铀235同位素,最后制成装成核燃料组件中的小球供核电站使用。《红海行动》中恐怖分子拼命争夺的所谓“黄饼”是核燃料制作过程中的产物。下面对核燃料制作过程进行详细解读:
1.铀矿开采开采出来的铀矿石首先要使用粉碎机进行粉碎,然后在水中研磨,产生悬浮在水中的细矿石颗粒浆,浆液用硫酸浸出以溶解其中的铀氧化物,未溶解的岩石和其他矿物质作为尾矿。
铀矿石
将得到的含有铀的液体进行过滤,使用离子交换机分离出铀,然后再对溶液进行沉淀,过滤和干燥,得到氧化铀浓缩物。将其置入密闭桶中就变成了所谓的“黄饼”,这种浓缩物通常为亮黄色或者卡其色。这就是“黄饼”的称呼由来。
值得注意的是,“黄饼”本身的放射性很低,人可以直接接触,但经过一系列技术处理后便可以制作出“脏弹”。这也是《红海行动》中为什么恐怖分子不惜代价要得到博士发明的“脏弹”技术的重要原因。
2.黄饼的处理
黄饼
大多数核电站中使用的燃料时浓缩铀,因此还需对黄饼进行处理,将其中铀235的含量由0.7%提高到3.5%~5%。氧化铀变为六氟化铀后,浓缩工厂将气态六氟化铀分成两部分,一部分被浓缩到核电站需要的浓度,另外一部分是贫化铀,它的主要成分是铀238,没有直接用途。加拿大的重水堆CANDU可以直接使用天然铀作为核燃料。
3.核燃料制作
燃料组件
核燃料在燃料厂再进一步处理后成为二氧化铀粉末。然后对二氧化铀粉末进行压制,烧结制成硬壳的陶瓷小颗粒。将这些小颗粒再装入到燃料棒中,将多个燃料棒组装到一起就成为核电站中使用的燃料组件。
,