收集核电厂的核废料能生产核武器吗

易金矿业网 2023-05-27 15:31 编辑:admin 181阅读

一、收集核电厂的核废料能生产核武器吗

从理论上讲,纯民用核电站的建设及相关技术研究与核武器制造相去甚远。首先核电站与核弹的核反应完全不同。在核电站的反应堆里,核能的释放是缓慢的、受控制的、长期延续的;而核弹爆炸则是瞬间的、不受控制的。此外,两者所需的核材料也存在天差地别。以国际上最多的压水堆核电站为例,它使用的是稍加处理的天然铀,其中的铀235的浓度只有3%左右,是低浓铀,而原子弹用的是富集度高达93.5%以上的高浓铀或者钚239。由此可见,核材料的高度浓缩技术是核电站所不需要的,这也是核电与核武在技术上最本质的不同。

制造原子弹的核裂变材料主要有铀235和钚239两种。二战时美国扔在广岛的第一颗原子弹“小男孩”是铀弹,而丢在长崎的“胖子”则是颗钚弹。

天然铀矿石不仅稀有而且极难提炼。天然铀矿石中铀235含量仅有0.7%,其余都是不能发生链式反应的铀238。从天然铀矿石中提取铀235,首先要把铀238分离出去,不断提高铀235的浓度,对其“浓缩”。铀235的浓缩过程是一个非常复杂的系列工艺流程,需要很高的科技水平。铀235和铀238的化学性质几乎完全相同,无法进行化学分离,只能采用离心法、气体扩散法和激光法等物理学方法进行浓缩。欲得到一公斤铀235,需从铀矿石中提炼出140公斤纯金属铀,而铀矿石的需要量则更大,为200多吨。这要经过探矿、开矿、选矿、浸矿、炼矿、精炼和最后浓缩分离等一系列生产过程,可想而知,即便是本国有铀矿资源,要得到铀235含量达93.5%以上的核武用铀,仍需要一个何等庞大的工业体系来支持。

钚239这种化学元素其实在自然界中并不存在,它是由铀238经中子照射后转换而成的,要靠人工方法对核反应堆废料进行后处理才能提取。目前通常采用添加化学催化剂的提取方法,先把核废料放在浓硝酸中溶解后,再加入催化剂即可分离出钚239。钚弹中钚239的浓度必须达到93%以上。用钚239制造出来的原子弹无论是爆炸当量还是辐射强度都要大于相同质量的铀235制造的原子弹。造一颗2万吨级TNT当量的原子弹大约需要8公斤钚239,如果浓度很高,则只要4—5公斤就够了。

核电站与原子弹虽说在技术方面有很大差异,可发生的毕竟都是链式反应,用的毕竟也还是同一种基本材料———铀。已经或正试图一意孤行踩着核电站跨过核门槛的国家并不罕见,人们对一些国家热衷发展核电持怀疑态度也不是没有道理。日本就是一个赋予和平利用核能以特定任务、旨在完善和发展核技术最典型的国家。据报道,它首先是以建设核电站的需要为名,大力收购美、英、法等国总量达40多吨的核废料,关上门再私下进行处理和钚再回收,曾扬言几周内就可生产出核武器。

二、核反应堆技术有和发展前景

从反应堆基本技术层面上说,有这样一些发展的前景,第一是提升反应堆的工作温度,进而提升热效率,比如高温气冷堆的发展,挖掘反应堆的可利用能量,第二是增值反应堆的发展,现在反应堆可以利用的是在天然铀中只占千分之七的同位素铀-235,有绝大部分的铀-238是不能利用的元素,通过增值反应的途径,可以使得大量的铀-238转化成钚-239,这是可以在反应堆里发生类似铀-235的可裂变元素,钚-239是一种极毒的放射性元素,在它的提炼过程中,有非常大的危险性,因此,在反应堆的发展中,有一种的方向增值所产生的钚-239不需要再提炼,在增值反应堆中就直接发生裂变反应,这样一来,就使得很大一部分铀资源得到了充分的利用,极大程度提高了核能资源的利用水平,如果说地球上的可开采铀资源原来预测可以使用上千年,通过增值之后,铀资源至少可提高到为人类使用的时间延长100倍,那就是使得有资源使用时间从上千年,提高到10万年。

除此之外,就是提升反应堆的一次使用寿命,和提升反应堆的可靠性,延长反应堆的大修周期,和换料比例。

三、中核广东科技集团公司怎么样?

中核(广东)科技有限公司是中国核工业集团有限公司成员单位,隶属于中国铀业有限公司管理,由核工业广东矿冶局、中核锦原铀业、中核金宏铀业公司等单位组成的以天然铀产业为基础,以核环保工程和核应用为发展方向的科技型综合性公司。在核工业“保军”时期,是我国硬岩天然铀最大的生产基地,为我国第一颗原子弹爆炸和核工业发展壮大做出了历史性贡献。

中核(广东)科技有限公司注册地在广州市,在广州市和韶关市两地办公。公司积极谋长远、促发展,以核科技为引领,依托中核集团核科技资源优势,主动融入粤港澳大湾区,积极发展核技术应用产业,是具有核科技特色的科技型公司。

四、世界铀资源供需现状

能源直接制约国民经济发展。核能是一种在技术上成熟、安全,并且也是经济、清洁、最具潜力和发展前途的新能源,因此世界各国高度重视新能源―――核能的开发与利用。图 1-1 是 20 ~21 世纪各年代世界范围内核电所占总发电量的比例,随着时间的推移,核能所占比例将越来越高。

图1-1 20~21 世纪世界范围内核电所占比例

据不完全统计,全世界至今已探明了700×104t左右的铀资源,生产了200多万吨的天然铀。目前世界保有的已探明确认铀资源(RAR,Reasonably Assured Resources)有317×104t,目前经济可采的铀资源预计只能够满足20多年的需求;即使开发所有探明的保有铀资源,也只能满足40年左右的需求。多年来,铀的供求关系一起存在着缺口,开采可提供的铀资源只能满足一半需求(柳正等,2007)。中国的能源供需矛盾十分尖锐,核能被认为是解决中国能源危机的主要出路之一。中国核电发展的最新目标是:2007年国务院正式批准的《国家核电发展专题规划(2005~2020)》计划到2020年,中国争取将核电装机容量从目前的906.8×104kW提高到4000×104kW,预计15年里的投资额达4500亿元(王强,2008)。

在当今技术条件下,100×104kW的核电所需要铀燃料约150t/a,4000×104kW就需要6000~7000t/a,预计每年将消耗一座中型矿山(史永谦等,2007)。随着我国大规模发展核电,铀供给的安全将是我国核电可持续发展的制约因素之一(邹树梁等,2007)。中国现有铀矿储量将很难维持长时间。所以,寻找新的铀资源已成为突破资源瓶颈、确保经济发展和国家安全的重大战略任务,迫在眉睫。

在世界核电复苏以及我国积极发展核电的背景下,铀资源供需平衡已经成为国内外关注的焦点,世界主要产铀国铀资源的产量见表1-1。2005年,全球核电耗铀为49×103t;2006年,全球核电耗铀为46.8×103t;2007年,全球核电耗铀达到78.5×103t,分别比2005年和2006年增加60%和62%。依据世界各地正在建造或计划建设的核电反应堆规模及水平,世界核协会预测,到2020年,核电运行耗铀将达到122.6×103t。为此,必须加强铀矿勘查,寻找更多的铀矿产地,以满足核电运行铀原料的安全供应。

表1-1 世界各国铀矿产量一览(t,以U计)

注:数据来源于WNA,2005

20世纪80年代以后,世界范围内在寻找新的铀矿床方面一直未有重大突破。自1990年以来,由于铀产量减少,开始出现供小于求的紧张局面。根据对2009年铀资源需求的资料汇总分析,近10年来全世界矿山铀的年生产量只能满足当年需求量的50%~55%,其缺口需要靠再生铀和消耗库存来填补(再生铀系指商业和军用库存剩余铀和武器级高浓缩铀稀释成的低浓缩铀,以及低浓缩铀尾渣的再浓缩和乏燃料的再处理)。而原有铀矿床开采供应能力的增加是十分有限的,且部分铀矿山已采空退役,远不能满足上述需求。居于世界产铀大国前两位的加拿大、澳大利亚,铀的生产量近4年来一直徘徊在1×104t左右。因此,必然大量地消耗铀的库存量,以应对不断增长的铀需求。一直以来,世界铀资源的开采供应处于供需不平衡的状态,持续达20多年之久,库存量正在不断减少,铀资源的需求面临严峻的局面。

应用系统分析国际协会/世界能源委员会(IIA-SA/WEC)预测了2000~2050年满足世界反应堆的铀总需求量的低、中、高3种方案。这3种方案在2000~2050年累计的铀总需求量分别为3390000t、5394100t和7577300t,且在2050年的年铀需求量分别为52000t、177000t和283000t。分析方案表明,到2025年次生铀供给量由目前的45%左右下降至6%,且这种百分比仍将继续下降,2000~2050年,次生铀供给将仅提供了总需求量的11%。目前,尽管世界铀生产只能供给全球反应堆需求的55%左右,但是由于次生铀供给相对充足,铀需求缺口可由次生铀供给来弥补。从长期来看,以库存满足铀需求是不可行的,要满足核电发展的铀需求必将依靠铀生产能力以及铀的循环再利用能力的扩大,以应对铀的需求和次生铀供给的枯竭。而铀生产能力的扩大取决于铀勘探、开采和生产能力的扩大与投资。

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