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核废料的来源多种多样,但主要是核电站的乏燃料,就用这个为例吧。
首先,第一次进入核电站的核燃料,是一定纯的的铀235(轻压水堆约3-5%)和铀238(余下的)的氧化物二者的混合物称为UOX。这个时候的铀没有多少放射性,可以安全的拿在手里。主要进行链式反应并产生热量烧开水的的是铀235,但是经过在反应堆里的一个燃料周期,有一部分铀235裂变产生能量用于发电,但是还有不少铀235剩下。这部分剩下的铀235就很有开发空间,因为就剩下的比例来看,也是高于天然铀的0.7%,所以还是很有价值的。
除了主要的铀235资源,经过一轮裂变,产生了很多裂变产物,这些产物大部分没什么用,而且难以处理,但还有一些是可以利用的,就是分离提纯有难度。
跟铀235有关的大概就是这样。再说说铀238,铀238裂变的很少,而且铀238进一步反应产生钚239的反应需要快中子。轻压水堆中,因为水作为慢化剂,快中子比例不高,但也是存在的,所以会产生少量的钚239,这可是原子弹的主要原料,所以价值不言而喻。最后剩下的大部分铀238,也是可以作为将来快中子四代增殖堆的储备资源,虽然铀238本身量很大,但是毕竟是有限的,如果可以再利用也是不错的。
举个目前的例子:
目前利用乏燃料的方法是二次利用,也称之为闭环)(图片侵删)。
第一次进入核电站的燃料叫UOX,在利用也就意味着我们要分离利用第一次从核电站里出来的乏燃料中的钚核铀,配上一定比例的铀238和铀235,制造新的核燃料,这种燃料被称为MOX。目前技术下,MOX再次发电完成一个周期以后,就不再利用了(因为钚239的裂变产物的问题)。这里就有太多核工程领域的细节,就不展开了。