日期:2020-01-25 08:04:25 作者:期货资讯 浏览:187 次
出品:科普中国
制作:寒木钓萌
监制:中国科学院计算机网络信息中心
在前面《一起愉快地聊核电》的文章中,我们了解了核电站发电的本质原理。然而,巧妇难为无米之炊,接下来我们要聊聊核电站的燃料。核燃料并不是地上的干柴,拿起来就可以使用,而是蕴藏在铀矿里。关于铀矿,不少人对它并不够了解,今天咱们不妨就来认识一下它,并讲述将铀矿精炼为核燃料的艰难历程。
矿石家族中的“玫瑰花”
图1 粒磷铅铀矿 图2 碲铀矿 图3 硅铅铀矿 图4 铜铀矾 图5 钙铀云母 图6 铜铀云母地球诞生之前,甚至说在太阳存在之前,铀就存在于宇宙中了,后来成为了地球的一份子。
如果要评选世界上最美丽动人的矿石,那么铀矿绝对名列前茅——它被誉为矿石家族中的“玫瑰花”。
辐射怎么样?
看到上面这些铀矿,很多人的第一个疑问是:铀矿石有辐射吗?就像美丽的毒蘑菇,铀矿如此美丽,辐射肯定很厉害吧?是不是碰都不能碰?
首先,铀矿石有辐射,这是肯定的。但是,其辐射程度并没有大家想的那么可怕。研究表明,一个人在衣兜里揣个1斤左右的铀矿石,每天所受的辐射量也就跟戴一块夜光手表差不多。
在以前,人们还将铀作为一种调色剂,用来制造好看的玻璃,这就是铀玻璃。陶器彩釉中过去也用到铀。
图7 在紫外线照射下发光的铀玻璃 图8 在紫外线照射下发光的铀玻璃天然铀中主要含有铀238和铀235,而这两种铀的半衰期分别是44.68亿年和7.04亿年,如此天荒地老的半衰期,这让它并没有那么毒。另外,铀衰变的时候主要放出的是阿尔法粒子,并不是危险的伽马射线。
图9 原子的阿尔法衰变,释放α粒子。 图10 α射线、β射线和γ射线穿透性演示可以看到,在α射线、β射线和γ射线中,α射线的穿透性最弱,一张纸就可以把其挡住。
也许有人还不是很信服,但是没关系,咱们再来看看下面的图。
图11铀矿提纯过程中的中间产品——黄饼这是铀矿提纯过程中的一种中间产品,名叫“黄饼”,它含有80%左右的铀氧化物。你瞧,铀矿提纯了都敢拿手去抓,更何况是没被提纯的铀矿呢。
图12 高浓缩的铀金属 图13核电站中的核燃料这是核电站里面使用的核燃料,它是由上图中黄饼继续提纯后得来的,戴着一副手套后,你依然可以用手捧着它们。
在铀矿中,铀的含量其实是很低的,来自兰州大学核科学与技术学院院长,吴王锁教授,他在一次公开课中告诉我们,铀的含量低到一吨矿石里面提不出一千克的铀,也就是含量不到0.1%,而含量如果高于0.05%基本上就可以开采了,这跟沙里淘金有何区别?没有区别。
而把铀矿提纯后都可以用手拿着,所以您可以想象一块铀矿石的放射水平。
说到这里,估计会有人这样想:既然这样,那开采铀矿时,是不是就不必采取什么防护措施了?
不对,恰恰相反,铀矿开采时有重重的保护措施。这又是为什么呢?
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