核工業(yè)復習資料

1、作業(yè)3： 1.鈾的氧化物的物理性質(zhì)和化學性質(zhì)：UO2 , U3O8 , UO3物理性質(zhì)：氧化物顏色熔點，C密度，g/cm3可用的制備方法UO2棕色276010.97用H2還原UO3U3O8黑色分解8.38氧化UO2UO3桔色分解7.00灼燒 UO2(NO3)2化學性質(zhì)：二氧化鈾UO2呈棕黑色，可在還原劑存在下，煅燒分解鈾酰鹽或者高溫還原某些鈾氧化物來制 備。在室溫下比較穩(wěn)定。但在空氣中加熱到200度以上被氧化成U3O8：3UO +O - 200。6 T U OUO2在室溫情況下可與HCl、H2SO4和HNO3緩慢作用。在熱HNO3溶液中反應加快， 生成黃色的 UO2(NO3)2 溶液：3uo2

2、 + 8HNO3 T 3UO2(NO)2 + 4H2O + 2NO 個UO2不溶于水和堿，但在含有H2O2的堿或者碳酸鹽溶液中迅速溶解，生成過鈾酸鹽UO2 + 4H2O2 + 4NaOH T Na UO + 6H2OUO2可作為動力堆的燃料元件。八氧化三鈾U3O8可以通過灼燒多種鈾鹽或某些鈾氧化物來制備，其顏色隨制備條件的不同而呈現(xiàn) 橄欖綠、墨綠或黑色等。U3O8是鈾最穩(wěn)定的氧化物在500以上的空氣中，唯有U3O8才 能穩(wěn)定存在，且組成固定，因而它可作為重量法測鈾的基準化合物。U3O8不溶于水和各種稀酸，但可與濃HNO3作用生成UO2(NO3)2溶液，也能與濃H2SO4 或HCl作用，生成四價

3、鈾鹽和鈾酰鹽的混合物：U O + 4H SO T 2UO SO + U (SO ) + 4H O3 824244 22UO3為兩性鈾氧化合物，它與酸作用生成鈾酰鹽，與堿作用生成難溶性的鈾酸鹽如 Na2UO4或重鈾酸鹽如(NH4)2U2O7。因此，稱作鈾酸酐。UO3在水中的溶解度很小，僅為1.210-8g/mL。但是它能與血漿中的NaHCO3作用，生成可溶性的絡合物Na4UO2(CO3)3，從而增加在血漿中的溶解度:鈾的氟化物的性質(zhì)和制備方法：四氟化鈾：在U4+的酸性溶液中加入氫氟酸，即可得到UF4的水合物。在高溫下，將UO2與 氫氟酸或者氟利昂、氟化銨等氟化劑作用，可制得無水UF4：UO2 +

4、 4 HF - 500 600C r UF4 + 2 H 2 O 個UF4為綠色晶狀物質(zhì)，俗稱“綠鹽” green salt，其化學性質(zhì)不活潑，與氧在800時才 發(fā)生反應：2UF4 + O- 800 C r UF6 + UO 2 F2UF4難溶于水和無機酸，在水中的溶解度僅為110-4mol/L (25)，但易溶于發(fā)煙高氯酸，也能因絡合作用而溶于草酸、草酸銨、碳酸銨以及含硼酸或鋁鹽的無機酸。UF4還 能與堿金屬過氧化物或過氧化氫的氨溶液劇烈反應生成可溶性的過鈾酸鹽;與堿金屬或堿土 金屬的氟化物反應生成一系列復鹽(如NaUF5等)。UF4在沸水中易水解，其水解產(chǎn)物在空氣中可部分轉(zhuǎn)變?yōu)槟芤鸱沃卸?/p>

5、的UO2F2：UF + H O r UF (OH) + HFUF (OH) + H O r UF (OH) + HF32222UF (OH) + O r 2UO F + 2H O4222 22六氟化鈾：UF6 一般是在300下用氟氣通過粉末狀的UF4來制備:UF + Fc UFUF6是一種白色晶體，易升華，常壓下其升華點為56.5，此特性被用于其擴散法富 集235U。UF6在干燥的空氣中比較穩(wěn)定，一般不與氧或氮反應。但它是一種強氟化劑和氧 化劑。常溫下大多數(shù)金屬及其有機物均能被它腐蝕，而聚四氟乙烯、聚三氟氯乙烯等含氟塑 料及其高鎳合金可耐UF6的腐蝕。UF6能與水或水蒸氣強烈作用產(chǎn)生極毒氣體H

6、F，且腐蝕性很強，能引起玻璃、石 英等器皿的腐蝕。質(zhì)6 + 2H2O r UO F2 + 4HF6HF + SiO2 r H2 SiF + 2H2 OUF6還能與堿金屬氟化物反應生成復鹽(如3NaF.UF6)UO + 4NaHCO r Na (UO (CO ) ) + 2H O + CO 個國外： 33423322濕法：所謂濕法是把磨碎的U3O8溶解于硝酸中，送進逆流萃取塔，用煤油稀釋的磷 酸三丁酯把硝酸鈾酰萃取到有機溶液中而與雜質(zhì)分離。再用水把鈾鹽反萃取到水溶液中，成 為純化了的硝酸鈾酰。經(jīng)過脫銷塔加熱除水脫硝，得到UO3 .然后經(jīng)過三個階段制成UF6。優(yōu)點：原理比較簡單。缺點：在萃取過程中

7、不能完全清除某些雜質(zhì)，要求純度較高的U3O8作為原料，所得 到的UF6不如干法純凈。干法：干法就是把磨碎的U3O8在高溫的硫化床反應爐中用氫氣直接還原為UO2,在 經(jīng)過兩個階段制成不純的UF6，最后用分級蒸餾法加以純化。優(yōu)點：制的的UF6較純凈。缺點：干法必須采用分級蒸餾法對UF6進行必要的純化，這種過程比較困難。鈾的同位素分離與富集：氣體擴散法：基于兩種不同分子量的氣體混合物在熱運動平衡時，兩種分子具有相同的 平均動能，而速度不同，將235UF6和238UF6分離。離心法：在變速旋轉(zhuǎn)的離心機中，由于很強的離心力場的作用，較重的分子靠近外周富 集，較輕的分子靠近軸線富集，從外周和中心分別引出兩

8、股氣體流，從而實現(xiàn)235UF6和 238UF6的分離。噴嘴法：用大量He氣或H2氣同UF6氣體混合成為工作氣流，使之通過狹縫噴嘴而膨 脹，在膨脹過程中加速到超聲速的氣流順著噴嘴凹的曲面壁彎轉(zhuǎn)，較重分子靠近壁面富集， 較輕分子遠離壁面富集，從而實現(xiàn)235UF6和238UF6分離。激光法：利用235U與238U質(zhì)量差所引起的激發(fā)能差別。原子激光法是將金屬鈾蒸發(fā)， 然后用一定波長的激光束將鈾-235原子激發(fā)到一個特定的激發(fā)態(tài)或電離態(tài)，但不能激發(fā)或 電離鈾-238原子。再施加電場收集通向收集板的鈾235原子。分子激光法首先用紅外線激 光照射六氟化鈾氣體分子。鈾-235原子吸收這種光譜，從而導致原子能態(tài)

9、的提高。再利用 紫外線激光器分解這些分子，分離出鈾-235。作業(yè)4： 1.核元件芯體、核燃料元件分類：按核燃料芯體材料分類：金屬型燃料、彌散型 燃料、陶瓷型燃料按元件結(jié)構(gòu)及幾何形狀分類：棒狀元件、管狀元件、同心套管元件、 板狀元件、球形元件四道屏障：為防止放射性物質(zhì)外逸設置了四道屏障：1、燃料芯塊；2、密封的燃料包殼；3、堅固的壓力容器和密閉的一回路系統(tǒng)；4、安全殼。壓水堆材料：燃料芯塊：壓水堆燃 料是高溫燒結(jié)的圓柱形二氧化鈾陶瓷塊；直徑約8毫米，高13毫米。其中U-235濃縮度約 3%。燃料元件：燃料芯塊一個個地重疊著放在外徑約9.5毫米，厚約0.57毫米的鋯合金管 內(nèi)，鋯管兩端有端塞。燃料

10、芯塊完全封閉在鋯合金管內(nèi)。這種鋯合金管稱為燃料元件包殼。 燃料組件：燃料元件用定位格架定位，組成橫截面是正方形的燃料組件。每一個燃料組件包 括200多根燃料元件。作業(yè)5： 1 ,什么是反應堆答：是裝配了核燃料以實現(xiàn)大規(guī)?？煽刂屏炎冩準椒磻难b置。指任何含有其核燃料按此種 方式布置的結(jié)構(gòu)，使得在無需補加中子源的條件下能在其中發(fā)生自持鏈式核裂變過程。2、簡述壓水反應堆的工作原理答：以普通水（叫做輕水，以區(qū)別于重水）作冷卻劑和慢化劑。冷卻劑的作用是把核裂變放出的熱量傳遞出來，產(chǎn)生蒸汽驅(qū)動蒸汽輪機。慢化劑的作用是讓 核裂變產(chǎn)生的中子減速，以增加中子在反應堆內(nèi)的滯留時間，降低逃逸率使用加壓輕水（h2o）

11、作冷卻劑和慢化劑，且水在堆內(nèi)不沸騰的核反應堆。燃料為加濃 鈾。當鈾235的原子核受到外來中子轟擊時，一個原子核會吸收一個中子分裂成兩個質(zhì)量 較小的原子核，同時放出23個中子。這裂變產(chǎn)生的中子又去轟擊另外的鈾235原子核， 引起新的裂變。如此持續(xù)進行就是裂變的鏈式反應。鏈式反應產(chǎn)生大量熱能。用循環(huán)水帶走 熱量才能避免反應堆因過熱燒毀。導出的熱量可以使水變成水蒸氣，推動氣輪機發(fā)電。高溫 高壓水將熱能帶到蒸汽發(fā)生器，產(chǎn)生的水蒸汽推動葉片，讓發(fā)電機發(fā)電。3、壓水堆與沸水堆的區(qū)別答：壓水堆使用加壓輕水（即普通水）作冷卻劑和慢化劑，且水在堆內(nèi)不沸騰的核反應堆。 沸水堆又叫輕水堆，沸水堆核電站工作流程是：冷

12、卻劑（水）從堆芯下部流進，在沿堆芯上 升的過程中，從燃料棒那里得到了熱量，使冷卻劑變成了蒸汽和水的混合物，經(jīng)過汽水分離 器和蒸汽干燥器，將分離出的蒸汽來推動汽輪發(fā)電機組發(fā)電。沸水堆與壓水堆相比有兩個優(yōu)點：第一是省掉了一個回路，不需蒸汽發(fā)生器；第二是工 作壓力可以降低。為獲得與壓水堆同樣的蒸汽溫度，沸水堆只需加壓到約72atm，比壓水堆 低了一半。4、控制棒材料有哪些要求答：不但本身的中子吸收截面大，其子代產(chǎn)物也應具有較高的中子吸收截面，以增加控制棒 的使用壽命； 材料對熱中子和熱中子都具有較高的吸收能力；熔點高、導熱性好、熱膨 脹率小、使用時尺寸穩(wěn)定并與包殼相容性好；中子活化截面小、含長半衰期

13、同位素少；強度 高、塑韌性好、抗腐蝕、耐輻射作業(yè)6： 1、放射性廢物定義？特點？分類？定義：放射性廢物為含有放射性核素或被放射性核素污染，其濃度或活度大于國家審管部門規(guī) 定的清潔解控水平，并且預計不再利用的物質(zhì)。特點：含有放射性物質(zhì)。它們的放射性不能用一般的物理、化學和生物方法消除，只能靠放射 性核素自身的衰變而減少。射線危害。放射性核素釋放出的射線通過物質(zhì)時發(fā)生電離和激發(fā)作用，對生物體會引起 輻射損傷。熱能釋放。放射性核素通過衰變放出能量，當廢液中放射性核素含量較高時，這種能量 的釋放會導致廢液的溫度不斷上升甚至自行沸騰。分類：按比活度和半衰期可分為：高放長壽命、中放長壽命、低放長壽命、中放

14、短壽命、低 放短壽命五類按物理狀態(tài)分：氣、液、固2、什么是高放廢物？處理難點？定義：指放射性核素的含量或濃度高，釋熱量大，操作和運輸過程中需要特殊屏蔽的放 射性廢物。處理：高放廢物的處置方式可分為地質(zhì)處置和非地質(zhì)處置兩大類。地質(zhì)處置包括海洋處 置、海島處置、冰蓋處置、巖石熔化處置、深地質(zhì)處置等。非地質(zhì)處置主要是指核素分離與 嬗變和宇宙處置。作業(yè)71、三大事故原因-三里島：這次事故由給水喪失引起瞬變開始，經(jīng)過一系列事件造成了堆芯部分融化， 大量裂變產(chǎn)物釋放到安全殼。-切爾：該事故是在反應堆安全系統(tǒng)試驗過程中發(fā)生功率瞬變引起瞬發(fā)臨界而造成的 嚴重事故。反應堆堆芯、反應堆廠房和汽輪機廠房被摧毀，大量

15、放射性物質(zhì)釋放到 大氣。福島：由極端自然災害引起長時間全廠完全斷電（沒有動力電源、沒有照明、沒有儀表指示、沒有控制 手段），同時喪失最終熱阱局部位置不可達多機組相繼發(fā)生堆熔在未預計到的位置發(fā)生氫氣爆炸大量放射性物質(zhì)釋放2、縱深防御：通過設置多層重疊的安全防護系統(tǒng)而構(gòu)成多道防線，使得即使某一防線失效 也能被其他防線彌補或糾正，即通過增加系統(tǒng)的防御屏障或?qū)⒏鲗又g的漏洞錯開的方式防 范差錯發(fā)生的。3、核安全文化包括：在核設施和核活動中，保持正常的運行工況，采取各種防護措施，保 護工作人員、公眾和環(huán)境免受不適當?shù)妮椛湮：?。安全文化指的是存在于單位和個人中的種種特性和態(tài)度的總和，這種概念超出一切之上，

16、 那就是核電廠的安全問題由于它的重要性必須保證得到應有的重視。這種實現(xiàn)意味著“內(nèi) 在的探索態(tài)度、謙虛謹慎、精益求精，以及鼓勵核安全事務方面的個人責任心和自我完善。” 它強調(diào)的既是態(tài)度問題，同時又是體制問題，既和單位有關,又和個人有關，同時還牽涉到處 理所有核安全問題時所應該具有的正確理解能力和應該采取的正確行動。就安全文化表現(xiàn)而言，它是由以下兩個主要方面組成的，第一是體制，由單位的政策和管 理者的活動所確定；第二是每個人的響應，這些人在上述體制中工作，并從中受益。但是，事 情的成功取決于兩方面的因素，即政策和管理方面以及每個人本身的承諾和能力。作業(yè)81、輻射防護的基本原則（P212）輻射防護原

17、則：實踐的正當化一 任何涉及輻射照射的行動都必須具備充分理由，即該行動對受照射的個人 或社會利多於弊；防護的最優(yōu)化一個人劑量及受輻射照射的人數(shù)，應在合理可行和顧及經(jīng)濟和社會因素的情 況下減至最少；以及個人劑量限值一個人所受的照射須符合劑量限值，確保沒有人需要承受不能接受的輻 射危害。2、輻射防護的一般方法一、時間防護對于相同條件下的照射，人體接受的劑量與照射的時間成正比。因此減少接受照射的時 間，就可以明顯減少吸收劑量。二、距離防護對于點源，如果不考慮介質(zhì)的散射和吸收，它在相同方位角的周圍空間所產(chǎn)生的直接照 射劑量與距離的平方成反比。實際上，只要不是在真空中，介質(zhì)的散射和吸收總是存在的， 因此

18、直接照射劑量隨著與源的距離的增加而迅速減少。在非點源和存在散射照射的條件下， 近距離的情況比較復雜；對于距離較遠的地點，其所受的劑量也隨著距離的增加而迅速減 少。三、物質(zhì)屏蔽射線與物質(zhì)發(fā)生作用，可以被吸收和散射，即物質(zhì)對射線有屏蔽作用。對于不同的射線， 其屏蔽方法是不同的。對于r射線和x射線，用原子序數(shù)高的物質(zhì)（如鉛）效果較好；對 射線則先用低原子序數(shù)的材料（如有機玻璃）；對于射線的屏蔽很容易，在體外，它基本 上不會對人體造成危害，但它的內(nèi)照射危害特別嚴重。3、電離輻射與電磁輻射的區(qū)別電離輻射是一切能引起物質(zhì)電離的輻射總稱，其種類很多，高速帶電粒子有a粒子、 P粒子、質(zhì)子，不帶電粒子有中子以及

19、X射線、Y射線。電磁輻射是由空間共同移送的電能量和磁能量所組成，而該能量是由電荷移動所產(chǎn)生; 舉例說，正在發(fā)射訊號的射頻天線所發(fā)出的移動電荷，便會產(chǎn)生電磁能量。論述題：核燃料循環(huán)前段流程圖鈾礦開采：地浸、堆浸和原地爆破浸出法地浸向地下注入大量化學試劑，可能會污染地下7水U周圍H境UF+iHF時封閉和地下環(huán)境恢復。尾礦砂：鈾浸出率約為95%, 5%的鈾殘留在尾砂中，處理1t鈾礦石產(chǎn)生1.11.2t尾砂，能 釋放氡宣H作為一類特殊廢物應建壩存放。水疽廢水：處理1t鈾礦石產(chǎn)生58t廢水，除石灰乳中和法外，可用離子交換樹脂除鈾， 吸附劑除鐳。水冶廢氣：鈾塵、氛、氣溶膠鈾精制工藝方法：將鈾化學濃縮物提純和鈾氧化物制備的工藝階段稱為鈾的精制。純化的方法有溶 劑萃取法、離子交換法和分步結(jié)晶法等。磷酸三丁酯(TBP)萃取法是典型的精制工藝。精制產(chǎn)品：硝酸鈾酰UO2 (NO3) 2、重鈾酸銨(NH4) 2U2O7、三碳酸鈾酰銨(NH4) 4U