核电铀燃料循环产业链主要环节及产品形态简介
思瀚产业研究院    2025-03-07

铀是自然界中能够找到的最重元素，其化学符号为 U，原子序数为 92，原子量为 238.03，属于锕系元素，外表呈银白色。

铀同位素均不稳定，并以铀-238和铀-235 最为常见。铀具有硬度强、密度高、可延展、有放射性等特征，主要应用于核能发电领域，其同位素铀-235 是核能发电的重要燃料；此外还可以用于国防领域、生产医用同位素以及研究用反应堆燃料等。

直接从矿石中提取的铀为天然铀，其为铀-238、铀-235 和铀-234 的混合物，天然铀是重要的战略资源，也是核工业发展的基础原料。

中国铀业所从事的天然铀采冶业务位于核工业产业链的上游环节，其前一环节为天然铀矿产资源勘查，后续环节为铀的纯化、转化及浓缩，最终用于加工制造核燃料并应用于核能发电和国防领域，其中核能发电是天然铀的最主要应用领域。

核反应堆的主要燃料为铀-235，其从开采到装入核反应堆发电之间需经过多重步骤处理，主要包括：铀采冶、转化、浓缩、燃料制造及发电

核电铀燃料循环产业链主要环节及产品形态简介如下：

采矿水冶：采用湿法冶金把铀矿石中铀的有用组分转化为可溶性化合物提取铀的过程，产品形态主要为重铀酸盐和八氧化三铀（U3O8）。

铀纯化：将水冶后生成的铀化合物再溶解精制、煅烧、冷却，生成二氧化铀（UO2）和八氧化三铀（U3O8）的过程。

铀转化：把铀水冶厂精制的天然八氧化三铀或二氧化铀等中间产品制成铀的氧化物、氟化物和金属铀的过程，主要产品形态为六氟化铀（UF6）。

铀浓缩：用人工方法使铀-235 丰度增加的过程。铀-235 是唯一天然存在的易裂变核素，它在天然铀的丰度为 0.711%，而铀-238 占 99%以上，轻水堆需使用低浓缩燃料，其中铀-235 的富集度为 2%-5%，因此要将纯化转化后生成的六氟化铀进行浓缩，才能用于后续的燃料组件制造。浓缩后的产品形态为浓缩铀（UF6），与浓缩前的六氟化铀相比，差异在于浓缩铀中铀-235 的丰度更高。铀浓缩过程由分离功度量，其定义为把一定量的铀富集到一定的铀-235丰度所需投入的工作量，以 kgSWU 或 tSWU 表示，是一种专用于浓缩铀的度量单位，分离功的数量由工业标准公式计算得到。

逆转化： 将浓缩后的六氟化铀转化为二氧化铀的过程，二氧化铀是制作核燃料组件所需的产品形态。

燃料组件制造：将二氧化铀制成核燃料元件的过程。核燃料元件泛指核反应堆内具有独立结构的燃料使用单元，通常指由燃料芯体和包壳组成。不同类型反应堆由于物理、热工特性不同，因而燃料元件的形状、结构、核燃料的组分和形式各不相同。

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