黃餅
編輯黃餅(也稱為鈾)是一種從浸出溶液中獲得的鈾精礦粉末,在鈾礦石加工的中間步驟中。 這是鈾在開采之后但在燃料制造或鈾濃縮之前加工的一個步驟。 黃餅精礦是根據礦石的種類,通過各種提取和精煉方法制備的。 通常,黃餅是通過鈾礦石的研磨和化學加工獲得的,形成具有刺激性氣味、不溶于水且含有約 80% 的氧化鈾的粗粉末,其熔點約為 2880 °C。
概覽
編輯最初,原始鈾礦石是通過傳統采礦法提取的,現在許多礦山仍然如此。 首先通過破碎機和研磨機將其破碎成細粉以生產紙漿礦石。 這是用濃酸、堿或過氧化物溶液進一步處理以浸出鈾。 然而,近一半的黃餅產量現在是通過原地浸出生產的,其中溶液被泵送通過鈾礦床而不影響地面。 黃餅是烘干過濾后剩下的。 大多數現代工廠生產的黃餅實際上是棕色或黑色,而不是黃色; 這個名字來源于早期采礦作業生產的精礦的顏色和質地。
最初,黃餅中形成的化合物尚未確定; 1970年,美國礦業局仍將黃餅稱為研磨過程中形成的最終沉淀物,并認為它是重鈾酸銨或重鈾酸鈉。 組成是可變的,取決于浸出劑和隨后的沉淀條件。 在黃餅中鑒定出的化合物包括氫氧化鈾酰、硫酸鈾酰、對鈾酸鈉和過氧化鈾酰,以及各種氧化鈾。 現代黃餅通常含有 70% 至 90% 重量的八氧化三鈾 (U3O8)。 還存在其他氧化物,例如二氧化鈾 (UO2) 和三氧化鈾 (UO3)。
黃餅是由所有開采鈾礦的國家生產的。
進一步處理
黃餅用于制備核反應堆的鈾燃料,為此它被冶煉成純化的二氧化鈾,用于加壓重水反應堆和其他使用天然未濃縮鈾的系統的燃料棒。
提純鈾也可以濃縮成同位素 U-235。 在此過程中,鈾氧化物與氟結合形成六氟化鈾氣體 (UF6)。 接下來,氣體通過氣體擴散過程或在氣體離心機中進行同位素分離。 這可以生產出 U-235 含量高達 20% 的低濃鈾,適用于大多數大型民用電力反應堆。 通過進一步加工,可以獲得高濃縮鈾,其中含有 20% 或更多的 U-235,適用于緊湊型核反應堆——通常用于為海軍軍艦和潛艇提供動力。 進一步加工可以生產武器級鈾,U-235 含量通常超過 90%,適用于核武器。
放射性與安全
編輯黃餅中的鈾幾乎完全是 (>99%) U-238,具有非常低的放射性。 U-238 的半衰期極長,超過 40 億年,這意味著它的輻射速度很慢。 這個處理階段是在放射性更強的 U-235 被濃縮之前,因此根據定義,這個階段的鈾具有與自然界中地下時相同的放射性,因為同位素的比例處于其天然相對濃度。 吸入黃餅是危險的。
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