反應堆核燃料組件

自然界中的鈾主要有三種同位素：U-238，U-235，和U-234，其中易裂變的U-235是目前主要使用的核燃料。1千克U-235裂變時所產生的能量相當于2700噸標準煤燃燒后所產生的能量。

鈾礦的特點是品位低、礦體分散、規模小，含鈾量高于0.05%就有開采價值。鈾礦石開采出來后，經過破碎、研磨、浸出、固液分離、離子交換或溶劑萃取等一系列過程，得到鈾化學濃縮物，這種初級產物是鮮艷的黃色，被稱為“黃餅”(yellow cake)。黃餅經過進一步提純制備成鈾氧化物，再進行化學轉化制成二氧化鈾或金屬鈾。這時的鈾產品中鈾同位素含量與天然鈾相同，即U-235僅占0.71%。也就是說，每1000個鈾原子中，只有7個可以利用。要作為核電廠輕水堆的燃料，需要把U-235的濃度提高到2%~5%，之后才能制成芯塊并組裝成核燃料組件。

世界上已建有各種各樣的反應堆，它們采用的燃料元件也形式多樣。按反應堆類型分，有生產堆元件、動力堆元件和研究堆元件等;按元件幾何形狀分，有柱狀、棒狀、板狀、環狀、球狀和棱柱狀等;按元件組分特征分，有金屬型、陶瓷型和彌散型等。從物理形態上看，目前反應堆使用的核燃料均為固態，將來隨著等第四代更先進核能堆型(如熔鹽堆)的研發，液態核燃料也將有望逐步開發面世。

最后解答一個大家非常關心的問題，裝了核燃料的反應堆會不會像原子彈一樣爆炸?其實核爆炸取決于很多因素，其中之一就是U-235濃度。制造原子彈用到的是武器級鈾，U-235的富集度為90%以上。而核燃料的U-235富集度一般為2%~5%，與武器級鈾還差好遠呢。這好比啤酒與白酒，酒精濃度決定它是否能被點燃，白酒因酒精濃度高可以點燃，而啤酒則不能。

小貼士：核燃料循環指的是核燃料從鈾礦勘探開采開始，經冶煉純化轉化，同位素分離，燃料元件制造，到反應堆中發電、核燃料(乏燃料)后處理回收利用、廢物處置的整套過程。通俗點講，就是核燃料從“生”到“死”所經歷的一系列過程。核燃料循環構成了核能工業的基礎。