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说核 | 铀浓缩技术发展

发布时间:2016-12-7 17:49    来自: 中国核网


激光技术

气体扩散分离技术产能低,而离心分离技术对离心机的要求较高。且这两种技术设备占地面积大,能耗高。目前许多国家都有一些激光方面的专家在从事核浓缩技术的开发。

激光法一种基于激光束对同位素原子或含同位素的化合物分子的选择性激发来分离同位素的方法。其原理是根据原子或分子在吸收光谱上的同位素效应,利用激光的高度单色性、很高的光强和波长连续可调的特性,用特定波长的激光选择性地激发同位素混合物中某一同位素,进而产生电离或离解,未被激发的同位素仍处于基态。由于受激同位素原子或分子在物理和化学性质上与基态原子或分子差别较大,采用适当的物理或化学方法,即可使它们分离,从而获得富集的同位素。

这种全新的第三代激光浓缩技术最初由澳大利亚开发,并在2012年获得商业许可证,由通用日立核能公司带领的全球激光浓缩联盟在美国实行大规模商业部署的SILEX(激光激发同位素分离)工艺。目前俄罗斯、印度和日本也在进行相关激光系统的研究。

展望

国际上比较成熟并已用于工业规模生产的铀浓缩技术为扩散法(第一代技术)和离心法(第二代技术)。激光分离工艺被视作第三代技术,但其商业化还有一段时间。

以上描述的三个浓缩过程各有不同的特点。气体扩散能够适应需求的变化而灵活开展,但电力成本太高。离心分离技术很容易增加产能和实现模块化的运作,运营成本低,但它比较呆板,要求机器满负荷一口气运行10-20年。激光技术与之相比,能耗低,技能规模化扩张也能小型化生产,但尚处于商业化的路途中。

铀浓缩技术与核不扩散

 

在打着“能源短缺”旗号发展核能的国际浪潮中,有一个能源显然“不短缺”的国家,那就是石油储量世界第三、天然气储量第二的海湾国家伊朗。早期,伊朗与美国政府共同打起了“全球一体化”的大旗,巴列维国王表示,在全球范围内“石油是稀缺资源”,伊朗不应只考虑自己,把全人类的宝贵资源大量用于本国发电。后期,在美国控制范围外,铀浓缩成了伊朗核问题谈判的焦点,但这也是一个充满争议的问题,《核不扩散条约》并不禁止非核武国家从事浓缩铀生产。美国断言发展铀浓缩技术代表了伊朗具有研发核武器的意图。但民用核能与核武器的界限究竟是什么,在国际原子能机构超过半个世纪的“保卫”工作中,始终难有定论。2015714日,经过多年艰苦谈判,伊朗核问题最后阶段谈判终于在今年714日达成历史性的全面协议。伊核问题六国、欧盟和伊朗在维也纳达成伊核问题全面协议,使这场持续13年之久的国际争端最终得到了圆满的政治解决。

铀浓缩技术发展到第三代,其规模越来越小,商业价值也越来越高,由此带来的核扩散问题也日渐突出,而普林斯顿大学科学与全球安全项目的物理学家Ryan Snyder就在《科学与全球安全》杂志上发表文章,称激光铀浓缩实验区仅需300平方米,这将很难被监测到,有可能带来核扩散的风险。

 

橡树岭地区的另一座铀同位素分离设施——采用气体扩散法的K-25

 

参考文章:

1. 世界铀浓缩技术发展现状,核燃料循环

2. 曾铁,铀和铀浓缩及其方法综述

3. 中国国防信息网,激光铀浓缩技术可能造成新的扩散风险

http://news.163.com/16/0630/11/BQQ97GQE00014SEH.html

4. WNA

http://www.world-nuclear.org/information-library/nuclear-fuel-cycle/conversion-enrichment-and-fabrication/uranium-enrichment.aspx

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